BluePink BluePink
XHost
Gazduire site-uri web nelimitata ca spatiu si trafic lunar la doar 15 eur / an. Inregistrare domenii .ro .com .net .org .info .biz .com.ro .org.ro la preturi preferentiale. Pentru oferta detaliata accesati site-ul BluePink


. Introducere

Bateria reincarcabila, acest banal obiect in care stocam energie, a intrat demult in cotidian. Oricine stie ce este aceea o baterie, cum arata si cum se foloseste... Oare? Aceasta intrebare, mi-a dat ideea acestui articol despre acumulatori. Pentru ca sunt convins ca toti cei care stiu "totul" despre acumulatori, tot vor mai afla cate ceva in plus... Si nu strica.

In acest articol deci, vom discuta despre toate cele patru grupe mari de baterii. Numele acestora vine de la componentele de baza ale acestora:

In general, in modelism le gasim pe toate. Doar Litiu-Ion este ceva mai rar intalnita. La sfarsitul acestui articol veti sti si de ce.

2. Definirea termenilor

Un acumulator este un echipament electro-chimic capabil in a furniza energie electrica ce rezulta in urma unor reactii chimice interne, unui circuit electric extern.
Acumulatorul sufera de singuratate. Rareori veti avea de a face cu UN acumulator. In general veti avea pachete de acumulatori formate din mai multe celule, conectate in serie sau/si in paralel, in functie de scopul propus. Motivul singuratatii il reprezinta tensiunea relativ mica ce poate fi inmagazinata in acest dispozitiv: ceva mai mult de un Volt.

Obs: voi folosi termenul "baterii" in situatiile in care ma voi referi atat la bateriile ne-reincarcabile cat si la acumulatori iar termenul "acumulatori" atunci cand ma refer exclusiv la acumulatori.

Rezistenta Echivalenta Serie reprezinta rezistenta interna a fiecarei celule. Aceasta rezistenta interna este cea care limiteaza valoarea maxima a curentului debitat de celula (deci, rezistenta interna se doreste a fi cat mai mica. I=U/R. Pentru un U dat, cu cat R este mai mic, I va fi mai mare). 
Capacitatea Amperi/ora - un parametru foarte important al unei baterii. Acest parametrul defineste cantitatea maxima de curent pe care o poate livra o baterie timp de o ora pana cand tensiunea acesteia scade sub un punct de limita caracteristic.
Rata C - se refera la un curent care este echivalent numeric cu estimarea amperi/ora a bateriei respective. De obicei, aceasta "Rata C" se foloseste atunci cand vorbim despre incarcarea sau descarcarea unei baterii. Acesti curenti sunt exprimati in general in fractiuni ale acestui C. (de ex, incarcarea standard la bateriile cu Pb este C/10, curentul rezidual de incarcare la Ni-Cd este in jur de C/50.. si asa mai departe).
MPV (Mid Point Voltage) - reprezinta tensiunea nominala a unei baterii si reprezinta tensiunea acesteia atunci cand este descarcata in proportie de 50%. In jurul acestei tensiuni oscileaza tensiunea "de palier" a bateriei.
EODV (End Of Discharge Voltage) - reprezinta tensiunea sub care se considera incheiata durata de viata a bateriei sau a ciclului curent al acumulatorului. Atunci cand tensiunea celulei scade sub aceasta valoare, celula incepe sa piarda abrupt din putere comparativ cu perioada in care tensiunea sa oscila in jurul valorii MPV.
Densitatea energetica gravimetrica - reprezinta o unitate de masura ce semnifica raportul intre cata energie poate inmagazina o baterie si greutatea acesteia.
Densitatea energetica volumetrica - reprezinta o unitate de masura ce semnifica raportul intre cata energie poate inmagazina o baterie si volumul acesteia.
Incarcator cu tensiunea constanta - reprezinta un circuit electronic de incarcare a acumulatorilor in care acestia sunt conectati la o tensiune constanta fara a forta vre-un curent de incarcare. Acumulatorul isi va trage singur curent pana cand va atinge tensiunea care i-o furnizeaza circuitul de incarcare.
Incarcator cu curent constant - in aceasta situatie, circuitul injecteaza un curent constant in acumulator, indiferent de tensiunea acesteia. Pentru acest tip de incarcator se impune o modalitate de terminare a incarcarii (termostatata, temporata, DV etc).

3. Curba de incarcare/descarcare a acumulatorilor

In general, tensiunea unui acumulator variaza in timpul incarcarii/descarcarii dupa o curba foarte asemanatoare cu imaginea de mai jos. In functie de curentul absorbit, curba se translateaza in sus sau in jos si in acelasi timp se si scurteaza odata cu cresterea curentului absorbit.

fig1

MPV (Mid Point Voltage) reprezinta tensiunea nominala a celulei in timpul incarcarii/descarcarii acesteia. Excursia maxima a tensiunii fata de aceasta valoare reprezinta un considerent foarte important in conceperea circuitului alimentat de aceasta baterie. Cu cat curba este mai "plata" cu atat se simplifica circuitul deoarece nu trebuie conceput pentru a putea tolera variatii mari ale tensiunii de alimentare.

Atunci cand bateria este complet incarcata, tensiunea acesteia depaseste tensiunea nominala (MPV) la fel cum atunci cand bateria incepe sa nu mai aiba putere, tensiunea acesteia se afla sub MPV.

fig2

Figura de mai sus reprezinta o curba caracteristica celulelor Ni-Cd si Ni-MH. Curba pentru celulele Li-ION arata putin altfel. Acest lucru se datoreaza faptului ca celula Li-Ion are o tensiune de 3 ori si ceva mai mare ca celula Ni-Cd, in jur de 4.6V. Dar, totodata, celula nu prezinta deloc fenomenul de palier al tensiunii. Tensiunea la borne pentru o celula Li-Ion in sarcina este in continua scadere. De aceea, nu veti vedea niciodata (la vanzare) celule individuale Li-Ion. Pack-ul va trebui sa contina un circuit electronic care printre alte functii o va avea si pe aceea de regulator de tensiune, astfel ca tensiunea la bornele pack-ului sa prezinte un caracter stabil chiar daca tensiunea la bornele celulei este puternic neliniara.

4. Densitatea de energie

Fara a intra prea mult in detalii, va voi arata un tabel din care veti trage singuri concluziile de rigoare. Unitatile de masura sunt: gravimetric - Wati-ora / kilogram si volumetric: Wati-ora / litru.

Tipul de celula

Ni-MH

Ni-Cd

Li-Ion

Densitatea gravimetrica ( w-h/kg)

55

50

90

Densitatea volumetrica (w-h/l)

180

140

210


Se poate vedea foarte usor ca un acumulator Li-Ion area o greutate si un volum mai mic decat toate celelalte tipuri de baterii, la aceeasi densitate de energie. Ideal ar fi ca aceasta densitate de energie sa fie cat mai mare, dar din pacate, si pretul creste... si nu creste liniar. De aceea, intotdeauna se face un compromis atunci cand echipam un aparat cu un anumit tip de acumulatori. (pentru un laptop care costa 2000$ nu ne doare prea tare sa punem o baterie Li-Ion de 4A/h de 200$, dar pentru un model... nu mai este rentabil). Oricum, pana la urma, veti intelege ca de fapt nu exista celula ideala. Unele aplicatii vor prefera o baterie Pb, altele Li-Ion... si asa mai departe.
 
5. Stabilitatea tensiunii celulei
 
Un parametru important al unei baterii il constituie stabilitatea tensiunii celulei atunci cand aceasta este in sarcina. O baterie ideala ar avea variatii nule de la tensiunea nominala pe toata durata de functionare.
Celulele Ni-Cd sau Ni-MH au o tensiune nominala de 1.25V in timp ce o celula Li-Ion are tensiunea nominala de 3.6V. Ceea ce semnifica faptul ca un proiectant trebuie sa conecteze mai multe celule Ni-Cd/Ni-MH in serie pentru a obtine tensiunea unei singure celule Li-Ion. In aceste conditii, am putea spune ca bateria Li-Ion ar fi solutia ideala pentru orice aplicatie: densitate mare de energie la un volum si o greutate mai mica, tensiunea mai mare, nu prezinta efect de memorie... Si totusi...
Dar sa urmarim putin figura de mai jos, pentru ca mai sunt si alte comentarii.
Ceea ce vedem in figura este curba tensiunii in timpul incarcarii/descarcarii celulei. Dupa cum vedeti, desi Li-Ion are o tensiune nominala aproape de trei ori mai mare decat Ni-Cd/Ni-Mh  variatia acesteia este foarte puternica in timp. In timp ce Ni-Cd/Ni-MH prezinta o variatie minima in marea majoritate a duratei de functionare, apropiindu-se cel mai mult de modelul unei baterii ideale (tensiune constanta in timp).
Un aparat alimentat cu baterii Ni-Cd/Ni-MH poate fi dotat cu un simplu regulator liniar, deoarece tensiunea bateriei nu variaza prea mult de la valoarea nominala. (regulator liniar - circuit electronic ce pastreaza o tensiune constanta la iesire in conditiile in care tensiunea fluctueaza liniar la intrare).
In principiu, si la o baterie Li-Ion putem pune tot un regulator liniar, dar avand in vedere ca noi dorim ca aparatul sa functioneze cat mai mult cu acea baterie, tensiunea interna de functionare va trebui sa se afle in partea de jos a curbei. Drept urmare, pana la atingerea acelei tensiuni, regulatorul va disipa termic toata tensiunea suplimentara. Concluzia: complet ineficient energetic. De aceea, la aparatele care folosesc baterii Li-Ion ca sursa de alimentare, SIGUR vom gasi in interior regulatoare in comutatie DC-DC pentru a realiza o conversie eficienta a puterii bateriei. Aceasta puternica neliniaritate este marele dezavantaj al bateriilor Li-Ion.

6. Curentul de varf
 
Valoarea maxima a curentului de varf ce poate fi debitat de o celula este dependenta direct proportional de rezistenta echivalenta serie a celulei. Cu cat rezistenta interna este mai mica, cu atat curentul va fi mai mare.
Atat celulele Ni-Cd cat si Ni-MH au valori apropiate si foarte mici ale rezistentei interne (de exemplu, sub 0.1W pentru o celula R6 [AA]).
Li-Ion vor avea o rezistenta interna ceva mai mare decat Ni-Cd/Ni-MH dar in principiu asta nu prezinta vre-o problema in majoritatea aplicatiilor (exceptie modelism, unde se doreste curent cat mai mare).
Rezistenta interna este direct proportionala cu temperatura celulei. De aceea, cresterea puternica a temperaturii celulei duce la cresterea rezistentei acesteia si prin urmare scaderea curentului maxim ce poate fi debitat in circuitul extern. Cresterea temperaturii celulei se poate datora atat plasarii defectuoase a acesteia in echipamentul pe care-l alimenteaza (aproape de surse de caldura, fara posibilitatea de a disipa caldura) cat si datorita unor sudari defectuoase ale celulelor intre ele.
La rezistenta interna a celulei, in cazul pachetelor de baterii, se mai adauga si rezistenta conectorilor (baretele de contact intre polii celulelor si cordoanele pachetului). De aceea, pentru performante maxime, minimizati aceste pierderi prin alegerea unor barete si a unor cordoane de grosimea corespunzatoare. Odata cu cresterea grosimii (sectiunii de fapt), scade si rezistenta. Curentul curge mai usor adica. De aceea, veti vedea diferente vizibile intre asamblarile unui pachet competitional de baterii si asamblarile unui pachet ocazional (stock pack). Oricum, in primul rand veti remarca diferenta mare de pret.
 
7. Fenomenul natural de autodescarcare al celulelor
 
Sa nu ne mire faptul ca o baterie incarcata astazi va fi ceva mai moale "maine". Este ceva firesc, un fenomen natural in viata bateriei pe care trebuie sa-l intelegem pentru a-l putea folosi in avantajul nostru.
Deci, Li-Ion conduce iarasi detasat in clasamentul eficientei: cea mai mica rata a autodescarcarii.
Retineti si aspectul dependentei de temperatura: fenomenul de autodescarcare se dubleaza cu fiecare 10 grade Celsius peste temperatura ambianta.
Un alt aspect important il reprezinta neliniaritatea acestei auto-descarcari.
Sa luam, de exemplu, o celula Ni-MH care are o rata de autodescarcare de 30% pe luna. Dupa 15 zile de stocare bateria nu-si va fi pierdut 15% din tensiunea nominala... nuuuu. Partea proasta este ca deja din primele zile bateria se poate autodescarca cu 15-20%, urmand sa  piarda restul de 10% in cele peste 20 de zile ramase.
Concluzia: indiferent ce veti face cu acumulatorii, cel mai bun moment sa-i incarcati este in AJUN!!! Exceptie sunt celulele pe baza de Li-Ion sau Pb care au o rata a auto-descarcarii mult mai mica.
Se recomanda ca atunci cand stocam celulele o perioada indelungata de timp, mai ales pentru celulele cu fenomen de auto-descarcare accentuat, sa le ma antrenam din cand in cand cu un ciclu de descarcare - incarcare. Astfel prevenim imbatranirea prematura a celulelor.
 
8. Tipul si timpul de incarcare al acumulatorilor
 
Pe tema acestui subiect se poarta mereu discutii. Eu ma voi rezuma insa in a prezenta cateva linii directoare.
In primul rand, timpul de incarcare depinde de cantitatea de energie ce este "injectata" in acumulator. Sa discutam intai despre tipurile de incarcari.
Exista in general doua tipuri mari de incarcari: incarcare la curent constant si incarcare la tensiune constanta. Cele doua tipuri nu sunt compatibile intre ele. Fiecare baterie are un anumit tip de incarcare specificat. Alegerea altei metode de incarcare poate duce la distrugerea iremediabila a acumulatorului sau chiar la explozia acestuia. Deci NU va jucati de-a incarcatul. Intai, studiati problema.
 
9. Incarcarea la curent constant
 
Acest tip de incarcare este folosita in cazul acumulatorilor de tipul Ni-Cd si Ni-MH. Se aplica un curent cu polaritate pozitiva pe bornele celulei iar tensiunea acesteia incepe sa creasca odata cu acumularea capacitatii energetice. La un moment dat, bateria nu mai poate primi curent (isi pierde rabdarea, se incalzeste, se infierbanta si la un moment dat s-ar putea sa si sisiie dar... ar fi bine sa nu fiti prin preajma atunci. Hm... revin) iar acel moment se considera punctul terminal al incarcarii. Acel moment poate fi determinat prin mai multe metode.
Un principiu de baza este urmatorul: daca un acumulator are capacitatea C, la incarcare trebuie sa incarc in el tot C+10-15%. In functie de curentul injectat, imi va rezulta un numar de ore dupa care voi putea spune ca am incarcat celula la intreaga ei capacitate.
Cea mai sigura metoda de incarcare la curent constant este aceea in care curentul este de 10 ori mai mic decat capacitatea acumulatorului. Asta si este motivul pentru care pe majoritatea acumulatorilor veti gasi recomandarea de a-i incarca la un curent egal cu C/10 timp de 14 ore. Aceasta incarcare se numeste ?incarcare lenta?.
Mai exista si "incarcare normala" in care curentul injectat variaza intre C/3 si C/2. Aceasta metoda incarca un acumulator in cateva ore doar.
Cele doua tipuri de incarcari de mai sus sunt reprezentate de majoritatea incarcatoarelor pe care le gasim pe piata. Dar, mai exista si un al treilea tip de incarcare deoarece modelistul este mereu grabit si pus pe invartit motorul.
Nu-n ultimul rand, avem si "incarcarea rapida". Aceasta metoda presupune o incarcare a acumulatorului cu un curent mare, multiplu de C - 2C, 3C, 5C si chiar mai mult (si ca veni vorba de "mai mult", am citit undeva ca s-au facut niste teste pe un lot de acumulatori care au fost incarcati cu curenti de ordinul 20C si dupa 50 de cicluri de incarcare - descarcare nu prezentau caracteristici de functionare vizibil diferite de acumulatorii incarcati cu 2-3...5C) Aceasta metoda presupune insa in mod esential un incarcator foarte performant, capabil in a detecta cu mare precizie momentul in care trebuie sa opreasca incarcarea. Aceasta, deoarece supra-incarcarea este dusmanul numarul unu al acumulatorilor. 
Nu intru in detalii, punctez doar:
Un ultim comentariu la aceasta metoda il voi face asupra tipului de curent.
Curentul folosit pentru incarcare poate sa fie continuu, poate sa fie redresat (mono/bi alternanta) sau poate sa fie pulsatoriu. Nu voi dezvolta acest subiect acuma, inchei doar prin a preciza faptul ca curentul pulsatoriu este pe departe curentul "preferat" al acumulatorilor.
 
10. Incarcarea la tensiune constanta
 
Aceasta metoda este folosita la incarcarea acumulatorilor de tipul Li-Ion si Pb. Si aici, acelasi comentariu: nu folositi pentru un acumulator decat metoda de incarcare specifica acestuia. In caz contrar, in cel mai fericit caz riscati deteriorarea sau chiar explozia celulei acumulator.
In cazul acestei metode, incarcatorul este capabil sa ofere o tensiune constanta la bornele celulei, iar celula isi ia curentul necesar pana cand atinge aceeasi tensiune cu cea a generatorului, moment in care nu mai "trage" curent.
Acest tip de incarcare este in general o metoda lenta de incarcare.
Cel mai sigur/simplu este sa urmariti instructiunile de incarcare pentru fiecare tip de celula in parte.
 
11. Preturile si caracteristicile acumulatorilor
 
 Un alt parametru important pentru fiecare dintre noi il reprezinta raportul pret/energie. Nu voi putea da informatii clare asupra pretului exact al fiecarui tip de acumulator dar va voi putea face oierarhie a acestora.
Ni-Cd. - Pana una-alta, acesti acumulatori ofera cel mai bun raport pret/energie. Acest lucru se datoreaza in primul rand faptului ca tehnologia Ni-Cd este o tehnologie rodata si matura unde nu mai apar prea multe schimbari. De asemenea, acumulatorii Ni-Cd pot oferi capacitati in continua crestere.
Ni-MH - Desi apropiati ca performante, acumulatorii Ni-MH sunt ceva mai scumpi. Cu toate acestea, mai prezinta si alte avantaje precum: o densitate de energie mai mare comparativ cu Ni-Cd la acelasi volum, mai putin daunatori mediului. (Cadmiul este o substanta chimica deosebit de toxica). In timp, probabil tehnologia Ni-MH va ajunge din urma si chiar va depasi raportul pret/energie al celulelor Ni-Cd.
Li-Ion - Cei mai scumpi acumulatori la aceasta categorie. Avantajul principal il constituie o densitate de energie mult mai mare fata de celelalte tipuri de celule, efect de memorie aproape inexistent si o autodescarcare cu cea mai mica valoare, comparativ cu celelalte tipuri. Celulele nu sunt livrate aproape niciodata separat, ele fiind disponibile doar sub forma de pack-uri. Acest lucru deoarece manipularea defectuoasa a acestora poate duce la accidente grave. De aceea, fiecare pack este prevazut cu un circuit care pe langa stabilizarea tensiunii la iesire (necesara datorita curbei puternic neliniare a descarcarii) mai are si circuite de protectie la supra-curent, la supra-temperatura, protectie la conectarea cu polaritate gresita etc. Dar cu toate aceste dezavantaje si dificultati de adaptare, acesti acumulatori sunt cei care ofera cea mai mare densitate de energie pentru un volum dat. Deci, foarte preferati de catre toti utilizatorii de echipamente portabile care isi "permit" sa nu se zgarceasca la bani.
Li-Po - zisi si "litiu-polimer". Acesti acumulatori de ultima ora, au un mare avantaj: nu necesita o forma speciala. Practic, nu exista un format standard al acestora, ei existand sub forma unor pachetzele? pe gustul clientului. (custom design adica). Pot fi foarte usor integrati in te miri ce aparat. Dar au si dezavantaje. Sunt mai scumpi ca Li-Ion. Au capacitati vizibil mai mici ca Li-Ion? tehnologia este inca tanara si in dezvoltare.
Pb - Acumulatorul pe baza de placi de plumb. Cel mai vechi, inventat in 1850 de Gaston PlantDe atunci a suferit nenumarate imbunatatiri dar principiul de baza a ramas acelasi. La fel si tipurile de utilizari.
Acumulatorul pe baza de plumb a ramas un prieten de nadejde in aplicatiile care care solicita curenti foarte mari si pe perioade mai mari de ordinul secundelor. De asemenea, aceste solicitari (daca sunt efectuate in limitele parametrilor prescrisi) nu pericliteaza viata acumulatorului, nedegradandu-i performantele. (sa nu uitam ca un starter de camion poate trage pana la 600A?. Nici un alt tip de baterie nu ar face fata unor asemenea solicitari). Bateriile se impart si aici in doua, in functie de utilizarea lor.
Sunt acumulatorii de tip "jump start" ce sunt conceputi pentru a putea debita curenti foarte mari pe perioade relativ scurte. Ii avem aproape fiecare.. Unde? Sub capota masini !!! Acesti acumulatori au placile foarte poroase, ceea ce faciliteaza un transfer energetic energic si rapid. Acesta este motivul datorita caruia pot debita un curent atat de mare.
Un alt tip de acumulatori pe baza de plumb sunt cei de tip "deep cycle". Dupa cum sugereaza si numele, acestia sunt conceputi pentru a sustine un curent mai mic decat celalalt tip de baterii dar pe o durata de timp mult mai lunga. Placile acestora sunt mult mai compacte, necesita un timp mai indelungat pentru incarcare dar se si descarca mai lent.
Exemple de utilizare: un yaht are ambele tipuri de acumulatori. Acumulatori tip "jump start" pentru demarorul motorului termic iar acumulatorii tip "deep cycle" pentru instalatia electrica de iluminat si celelalte accesorii. Bine-nteles, ambele tipuri de acumulatoare sunt incarcate de alternator, atata timp cat motorul termic este in functiune... La fel, intr-un UPS, ce fel de acumulatori vom gasi? Jump start sau deep cycle? Va las sa va ganditi singuri.
 
12. Asamblarea celulelor
 
In functie de tehnologia folosita, celulele au diferite tensiuni la borne. Ni-Cd si Ni-MH au in jur de 1.2V/ celula. Celula de Pb are 2.4V. Celula de Li-Ion in schimb are o tensiune de 3.6V. Dupa cum vedeti, cate tipuri de celule atatea tensiuni la borne. Majoritatea aparatelor functioneaza la tensiuni mai mari dect tensiunea unei celule. La fel cum multe aparate necesita un curent mai mare decat curentul maxim debitat de o celula. Si uite asa a aparut conceptul de "pachet de baterii". In functie de necesitati, bateriile pot fi conectate in serie sau in paralel. Sau, uneori chiar si combinat.
Sa discutam putin pe aceasta tema.
 
13. Pachet serie
 
Cea mai des intalnita combinatie este aceea de "pachet serie". Mai multe celule de acelasi tip si de aceeasi capacitate se conecteaza in serie, intregul pachet avand tensiunea egala cu suma tensiunilor tuturor celulelor iar curentul pachetului va fi egal (grosso-modo) cu curentul debitat de o celula. Sa intram putin in detaliu.
Pentru celulele conectate in serie, se aplica un principiu de baza: veriga cea mai slaba dicteaza performantele pachetului. De aceea, intotdeauna se inseriaza baterii de acelasi tip si de aceeasi capacitate. (Asta, ca regula de baza. Pentru cei implicati in modelismul competitional vor mai avea de a face cu un concept: imperecherea celulelor. Vorbim si despre asta...)
Conectarea se poate face prin mai multe metode. Cea mai uzuala practica este aceea prin care celulele se conecteaza intre ele prin intermediul unor barete metalice. Lipirea se face folosind un aparat de sudura prin puncte. Se prefera aceasta metoda deoarece orice supra-incalzire a celulei poate duce la distrugerea stratului separator si reducerea capacitatii si pana la distrugerea ventilului de siguranta al celulei. Din acest motiv, orice producator de acumulatori va preciza in specificatiile tehnice ale produsului sau ca "se interzice cu desavarsire conectarea celulelor intre ele folosind lipiturile cu cositor".
Totusi, exista cateva tehnici cu ajutorul carora celulele pot fi cositorite intre ele. Acest lucru a aparut si ca o necesitate avand in vedere ca cele 3-5 puncte de sudura au ajuns insuficiente pentru curentii mari care le parcurgeau. In plus, baretele, pentru a fi sudate in puncte, erau facute dintr-un material destul de subtire (0.3-0.5mm grosime) iar acesta, in conditiile curentilor mari ce le strabateau se comportau ca niste rezistente, incalzindu-se. Aceasta ducea la incalzirea rapida a pachetului de baterii ceea ce duce in primul rand la scaderea performantelor acestuia.
O solutie a aparut sub forma baretelor de conectare. Acestea au o grosime mai mare (1-1.5 mm) si sunt din materiale inoxidabile si bune conducatoare (cupru, argintate sau aurite). Prevazute cu niste orificii la capete, cu putina atentie si cu un ciocan de lipit puternic, acestea pot fi lipite direct pe celule. In felul acesta, avem o structura rigida fizic, cu rezistente mici intre bornele celulelor. Cat mai aproape de un pachet ideal. Nu este foarte greu, dar este nevoie de atentie si de cateva accesorii.
Motivul pentru care in toate fisele tehnice ale acumulatorilor se specifica ?se interzice lipirea celulelor cu ajutorul ciocanului de lipit, exceptie celulele/pachetele care au prevazute lamele speciale de conectare? il reprezinta faptul ca supra-incalzirea celulei e cel mai scurt drum spre distrugerea acesteia. De aceea, repet: chiar daca ati auzit ca sudura in puncte nu rezista "miilor" de amperi pe care-i consuma nemaipomenitul vostru motor, daca totusi decideti sa le sudati cu barete si cu fludor, nu supra-incalziti celulele. Intr-o editie viitoare, am sa acopar si acest subiect.
 
14. Pachetul paralel
 
In modelism, destul de rar intalnim acest tip de circuit. De aceea nici nu voi insista prea mult.
Il gasim acolo unde avem nevoie de un plus de putere si nu gasim celula potrivita sau solutia este ineficienta economic. Cateva exemple: motoarele diesel foarte puternice au un demaror care este alimentat de 2 (sau mai multe) baterii cu Pb conectate in paralel. Sau, la laptop-uri. Avand in vedere ca celulele individuale Li-Ion au o tensiune destul de ridicata (3.6V), pack-urile pentru laptop pot avea structuri paralele sau combinate paralel/serie pentru a putea creste capacitatea totala a pachetului.
 
15. Imperecherea celulelor (cell matching)
 
Este foarte greu de realizat un lot de celule care sa aiba aceeasi capacitate, in special in cazul celulelor pe baza de Nichel-Cadmiu. De aceea, in cadrul procesului de fabricatie, fiecare celula este testata din punct de vedere al capacitatii si acestea sunt impartite in trei grupe:
O capacitate nativa redusa (celulele tip "C") nu prea mai poate fi imbunatatita semnificativ prin efectuarea de cicluri de incarcare/descarcare. De aceea, inainte de a va zgarci la bani, hotarati-va ce capacitate o considerati indispensabila.
Imperecherea celulelor se refera la organizarea acestora in pachete dupa criteriul capacitatii. Celulele intr-un pachet trebuie sa se incadreze in plaja de toleranta +/- 2.5% din punct de vedere al capacitatii acestora. Pentru aplicatii speciale in care pachetele lucreaza la temperaturi foarte joase sau pentru pachetele cu numar mare de celule si curenti mari de sarcina, plaja de toleranta scade si mai mult.
De de atata tam-tam in jurul acestei discutii? Pentru ca, dupa cum v-am mai spus, veriga cea mai slaba dicteaza parametrii unui pachet. O celula slaba va avea o capacitate mai mica decat celelalte celule si se va descarca mai repede decat celelalte celule. Acest dezechilibru poate duce la inversarea polaritatii daca pachetul este descarcat prea mult. De asemenea, la incarcare, celula mai slaba se va incarca prima dupa care va incepe sa genereze caldura, in timp ce celelalte celule ar mai putea accepta curent de incarcare (incalzindu-se, fie declanseaza oprirea incarcarii via sonda termica, fie incalzeste intreg pachetul ceea ce duce la diminuarea capacitatii celorlalte celule). In ambele situatii, celula mai slaba va diminua performantele electrice ale pachetului.
Totodata, un pachet dezechilibrat va duce si la o reducere drastica a timpului de viata al pachetului, asta in plus fata de performantele scazute ale acestuia.
 
16. Pilule (DO's and DON'T's?.)
 
Toate considerentele de mai jos sunt mentionate pentru a putea obtine cat mai multe de la o un acumulator: o durata de viata cat mai mare si curenti de descarcare cat mai apropiati de cei specificati in prospectul acumulatorului. Incalcarea acestor recomandari duce la reducerea tuturor acestor parametrii.
Cei mai mari dusmani ai acumulatorilor sunt: supra-incarcarea si supra-incalzirea.
Nu se recomanda sa pastrati/stocati acumulatorii (tip Ni-Cd, Ni-Mh) incarcati 100% si in circuit deschis (adica in aer liber, fara sa fie conectati in vre-un echipament).
Nu fortati o incarcare rapida si brusca pe un acumulator descarcat profund (deep discharge). Initiati mai intai incarcarea cu un curent mai mic, urmand ca ulterior sa cresteti curentul pana la valoarea dorita.
N-ar fi o idee rea sa va indexati celulele in ideea de a mentine un jurnal al utilizarii si caracteristicilor acestora. In felul asta veti reusi sa utilizati uniform TOATE celule din dotare.
Nu scurt-circuitati niciodata bornele celulei. Si IN NICI UN CAZ atunci cand celula este incarcata. Aceasta operatie duce la aparitia unor presiuni interne deosebit de mari iar daca ventilul de siguranta nu functioneaza, veti fi martorii unei explozii de toata frumusetea. Aceste celule CHIAR POT EXPLODA daca nu se respecta un minim de reguli de functionare.
Toti parametrii bateriilor/acumulatorilor sunt valabili pentru o temperatura ambianta de 23-25 grade Celsius. Aceasta este si temperatura optima de utilizare. In cadrul incarcarii, incadrati-va in plaja 10 ? 40 grade Celsius. Depasirea acestor limite de temperatura si in special evolutia acumulatorului la temperaturi mult mai mari duc la performante drastic reduse fata de cele specificate.
Nu incarcati niciodata un acumulator fierbinte/cald. Nu explodeaza, dar riscati puternic sa-l deteriorati iremediabil.
Intr-un pack de acumulatori, veriga cea mai slaba dicteaza performantele pack-ului. Din acest motiv, evitati sa descarcati sub 0.9V pe celula intreg pack-ul. Altfel, o celula risca sa-si inverseze polaritatea iar aceasta va afecta performantele intregului pack.
Nu supra-incarcati un acumulator. Supra-incarcarea duce la cresterea temperaturii acumulatorului peste limitele admise si duce in final la eliberarea de gaze prin ventilul de siguranta al celulei (Oxigen pentru celulele Ni-Cd si Hidrogen pentru celulele Ni-MH). Dar, odata cu eliberarea de gaz, se diminueaza si capacitatea celulei. Si aceasta capacitate pierduta, nu mai poate fi recuperata. (decat, daca pompati printr-un dispozitiv extern, atent mestesugit, gazul inapoi in celula. Dar mare atentie, sa nu care cumva sa inversati celulele. Sa bagati Oxigen in celulele Ni-MH si Hidrogen in cele Ni-Cd. Plaja de temperatura recomandata celulelor Ni-Cd si Ni-MH este 0-50 grade Celsius. In cazul in care celulele sunt supuse unui proces de incarcare rapida, plaja se restrange la 10-40 grade Celsius.
Celulele NiCd sunt cele mai tolerante in ceea ce priveste continuarea injectarii unui curent (relativ mic, in jur de C/10) DUPA incarcarea bateriei. Practic, majoritatea celulelor pot suporta acest curent un timp indefinit. Acesta este si unul din motivele succesului de piata.
Nu lasati bateriile sa lancezeasca undeva intr-un raft, perioade mari de timp. Macar de doua ori pe an efectuati un ciclu descarcare - incarcare cu ele folosind metoda "incarcare lenta". Daca le stocati descarcate, aveti grija ca tensiunea pe celula sa nu scada sub 0.9V. Daca folositi metoda "incarcare rapida", dublati numarul de exercitii pe an. In felul asta va veti bucura mult mai mult de acumulatorii dvs.
Nu amestecati intr-un pack celule vechi cu celule noi. Veriga slaba va da performantele pack-ului. De asemenea, folositi celule de aceeasi capacitate. Daca una din celule este de capacitate mai mica, ea va duce la scaderea performantelor pack-ului si va fi prima care va fi pasibila de inversarea tensiunii atunci cand pack-ul este descarcat profund. Daca una din celule este de capacitate mai mare decat celelalte... probabil in timp... "se va cobori la acelasi nivel de incapacitate" cu celelalte celule. Filozofia vietii se aplica si aici (concluzie intuitiva, ne-documentata)...
Nu toate celulele ce functioneaza pe acelasi principiu chimic sunt la fel. Nu toate se preteaza acelorasi metode de incarcare. Cititi intai instructiunile de utilizare, nu mai plecati urechea la folclor...
Nu incurcati setarile pe incarcatorul rapid atunci cand incarcati atata NiCd cat si NiMH. Ele necesita regimuri si sensibilitati diferite de terminare a incarcarii. Nerespectarea acestei reguli poate duce usor la distrugerea celulei. (ex: sunt setat pe NiCd dar incarc NiMH. Celula se incarca, pana la urma am noroc si incarcatorul reuseste sa detecteze incheierea incarcarii si lasa celula pe trikle-charge (incarcare de sustinere) la C/10 in timp ce la NiMH se recomanda C/30 - C/20 dar si astea pe durate predeterminate, nu ca la NiCd. V-am convins? Daca da, atunci FITI ATENTI! )
In general, recomandarea este de a nu descarca o celula sub 0.9V (Panasonic recomanda chiar 1V).
 
17. Bibliografie
 
National Semiconductor  - CHARACTERISTICS  OF RECHARGEABLE BATTERIES
National Semiconductor  - Battery Charging
http://www.rcbatteryclinic.com/seminar.htm
http://www.batteryuniversity.com/index.htm
PANASONIC - Nickel Cadmium Batteries Technical Handbook '98/99