COMO CARREGAR UMA BATERIA NICD

 

 

 

Fabricantes de baterias de NiCd recomendam que baterias novas sejam carregadas em modo lento por 24 horas antes do uso. Uma carga lenta ajuda a manter as células dentro das baterias em um nível de carga igual, porque cada célula se autodescarrega em diferentes níveis de capacidade. Durante uma armazenagem longa, o eletrólito tende a ir para o fundo da célula.

Alguns fabricantes de baterias não carregam completamente suas baterias antes da expedição.

Estas baterias atingem seu potencial total apenas depois de o cliente ter realizado diversos ciclos de carga e descarga, com um analisador de bateria ou através do uso normal.

Em muitos casos, de 50 a 100 ciclos de carga e descarga são necessários para se conseguir carregar completamente uma bateria à base de NiCd. Células de qualidade atingem plena capacidade após poucos ciclos de carga e descarga.

Muitos carregadores à venda no mercado são carregadores lentos que usam 10% da corrente nominal da bateria como corrente de carga, levando entre 14 e 16 horas para carregar completamente a bateria. 

Tem circuito elétrico bastante simples, usando apenas um transformador, um diodo e uma resistência para limitar o valor da corrente de carga.

 

Figura 1 - Carregador de baterias NiCd

 

Carregadores rápidos frequentemente não protegem adequadamente a bateria, provocando uma redução na sua vida útil.

Alguns carregadores de baterias de NiCd medem o estado de carga da bateria através da temperatura.

Embora simples e barata, a terminação da carga por temperatura não é precisa.

Os termistores usados, comumente apresentam tolerância muito ampla. E, além disso, as variações na temperatura ambiente e exposição ao sol durante a recarga da bateria, também afetam a precisão da detecção de carga cheia.

Para prevenir o risco de interrupção da carga (cut-off) e assegurar carga plena, os fabricantes de carregadores usam 50°C como a temperatura recomendada para interrupção da carga (cut-off).

Embora uma temperatura acima de 45°C, por muito tempo, seja prejudicial para a bateria, um pico curto de temperatura acima desse nível é frequente durante a carga.

Carregadores de NiCd mais avançados sentem a taxa de elevação de temperatura, definida como dT/dt, ou a mudança na temperatura durante o tempo de carga, em vez de responder a uma temperatura absoluta. dT/dt é definida como “variação temperatura / variação tempo”.

Por causa da massa relativamente grande de uma célula e da propagação vagarosa do calor, usando esse método de carga, a bateria também poderá entrar numa condição de sobrecarga antes de uma carga plena ser detectada. O método dT/dt funciona apenas com carregadores rápidos.

A detecção mais precisa de carga cheia para baterias de NiCd pode ser alcançada com o uso de um micro controlador que monitora a tensão da bateria e termina a carga quando uma variação específica da tensão ocorre.

Durante a carga da bateria a tensão sobe até um determinado valor de pico, quando então cai para um valor pouco abaixo do valor de pico.

Uma queda na tensão significa que a bateria atingiu carga completa. Isso é conhecido como “Negative Delta V” (NDV) ou delta V negativo.

A figura 2 mostra um gráfico de tensão x tempo durante a carga rápida de uma bateria NiCd onde se pode notar o NDV.

 

Figura 2 - NDV – delta V negativo para baterias NiCd

 

NDV é o método de detecção de carga plena recomendado para carregadores de NiCd de carga rápida porque ele oferece um tempo de resposta bastante rápido. A detecção de carga NDV também funciona bem com uma bateria parcialmente ou totalmente carregada. Se uma bateria totalmente carregada é inserida, a tensão terminal aumenta rapidamente e depois cai rapidamente. Tal carga dura apenas poucos minutos e as células permanecem frias.

Carregadores de NiCd baseados em detecção de carga completa NDV, tipicamente respondem a uma queda de tensão de 10 a 30mV por célula. Carregadores que respondem a um decréscimo de tensão muito pequeno tem melhor desempenho do que aqueles que requerem uma queda de tensão maior. Para obter uma queda de tensão suficiente, a taxa de carga deve ser de 0,5C ou maior. Taxas de carga menores que 0,5C produzem um decréscimo de tensão muito superficial, que é geralmente muito difícil de ser medido.

Carregadores usando o NDV devem incluir outros métodos de terminação de carga para fornecerem uma carga com segurança sob todas as condições. A maioria dos carregadores também monitora a temperatura da bateria.

O fator de eficiência de carga de uma bateria NiCd padrão é melhor em carga rápida do que em carga lenta. A uma taxa de carga de 1C, a eficiência de carga típica é 91%. Em uma carga lenta (0,1C), a eficiência cai para 71%. A uma taxa de 1C, o tempo de carga de uma NiCd é pouco maior que 60 minutos (66 minutos em uma eficiência de carga assumida em 91%). A uma taxa de carga de 0,1C, o tempo de carga de uma NiCd vazia é de aproximadamente 14 horas.

Durante os primeiros 70% do ciclo de carga, a eficiência de carga de uma bateria de NiCd é perto de 100%. Quase toda a energia é absorvida e a bateria permanece fria. Passado o limiar de carga dos 70%, a bateria gradualmente perde a habilidade de aceitar carga. As células começam a gerar gases, a pressão aumenta e a temperatura aumenta. A aceitação de carga diminui quando a bateria alcança o estado de carga de 80 a 90%.

Uma vez alcançada a carga completa, a bateria entra em sobrecarga.

A figura a seguir mostra a tensão da célula, quando uma bateria de NiCd está sendo carregada (essas características são similares em baterias de NiMh).

 

Figura 3 - Curva de carga lenta da bateria de NiCd

 

Baterias de NiCd de altíssima capacidade tendem a se aquecer mais do que as NiCd padrão se carregadas a 1C ou mais. Isto se deve à resistência interna mais alta da bateria de alta capacidade.

A otimização da carga pode ser alcançada aplicando-se uma corrente maior no estado inicial de carga, depois reduzindo a uma taxa menor conforme a aceitação decresce. Isso evita aumento de temperatura excessivo e ainda assegura baterias completamente carregadas.

 

Figura 4 - Curva de carga rápida da bateria de NiCd

 

Intercalar pulsos de descarga entre pulsos de carga melhora a aceitação de carga das baterias à base de níquel. Esse método de carga estimula a área de superfície nos eletrodos, resultando em um desempenho elevado e aumento da vida de serviço. Também melhora o carregamento rápido porque ele ajuda a recombinar os gases gerados durante a carga. O resultado é uma carga mais fria e mais eficiente do que os carregadores convencionais. Este método de carregamento minimiza a formação cristalina. Pesquisas realizadas mostram que este método de carregamento adiciona 15% na vida da bateria de NiCd. Após carga completa, a bateria é mantida com uma carga pulsante para compensar a autodescarga. A carga pulsante para baterias de NiCd fica entre 0,05 e 0,1C. Em um esforço de reduzir o fenômeno de memória, existe uma tendência a se usar correntes de carga pulsante menores.