Akumulatorske baterije

1. Akumulatorske baterije

2. Opća uporaba • Dok nam prijenosna i ručna računala već odavno rade na litij-ionskim i litij-polimerskim baterijama, ostali prenosivi uređaji kao što su discmani, mp3 playeri i digitalni fotići još uvijek uglavnom ovise o kapacitetu starijih, ali još uvijek vrlo upotrebljivih akumulatorskih ćelija nikal-kadmijskog i nikal-metal-hidridnog tipa.

3. Vrste i svojstva baterija i akumulatora • alkalijske baterije - imaju veliki kapacitet (približno 2500 mAh za bateriju AA dimenzija), stabilan napon i imaju čvrsti elektrolit u prahu (elektrolit ne može iscuriti). Nisu ponovo punjive pa se koriste samo ponekad za neki mjerni ili pomočni uređaj. • litijske baterije - baterije posebne namjene, dugog skladišnog vijeka (10 g. !), vrlo stabilnog napona i imaju čvrsti elektrolit. Koriste se u satovima, mjernim uređajima i sl. Modelari će ih susresti u kompjutorskim radiostanicama gdje služe za održavanje memorije i rad internog sata. Nisu punjive! • Li-ion (litij - ion) - akumulatorske baterije velikog kapaciteta i male mase. Skupe su i zahtjevaju posebne punjače pa se u modelarstvu susreću samo u ultralakim elektromodelima. U današnje vrijeme se najviše koriste za napajanje mobilnih uređaja. • Pb (olovni akumulator) - zbog velike mase neprikladni su za upotrebu u aeromodelima. Koriste se tamo gdje je potrebna velika struja u kratkom vremenu, npr. za pogon elektropokretača (automobili), crpke za gorivo ili tinjajuće svjećice. • Ni-MH (nikal - metal hidrid) - akumulatorske baterije velikog kapaciteta (do oko 2500 mAh za bateriju AA dimenzija). Ne mogu se vrlo brzo puniti i imaju samopražnjenje veće od Ni-Cd baterija. Potrebno ih je oprezno puniti i redovito dopunjavati jer im prepunjavanje ili potpuno pražnjenje umanjuje trajnost. Zbog manje mase i većeg kapaciteta od Ni-Cd baterija pogodne su za upotrebu u modelima s električnim pogonom. Česta upotreba je i za digitalne fotoaparate. • Ni-Cd (nikal - kadmij) - najzastupljenije akumulatorske baterije svugdje gdje vam ne treba olovni akumulator. Pristojnog kapaciteta (oko 850 mAh za bateriju AA dimenzija), brzo punjive, prihvatljive mase, malog samopražnjenja i dugog vijeka (barem 5 g.), predstavljaju najbolji izbor za modelare i sve druge hobiste.

4. Osnovne komponente po kojima ocjenjujemo baterije su napon, kapacitet i struja. Za napon vjerojatno svi znaju što jest - razlika potencijala između dviju površina, a mjerimo ga (u voltima) zahvaljujući tijeku struje koji je, ponovo jedna srednjoškolska definicija - usmjereno gibanje elektrona.

5. Razne tvari imaju različiti električni potencijal ili, drugim riječima, različito su električno nabijene. Najbrži način da sami probamo električno nabiti neki predmet je klasični pokus sa (suhim) češljem i (suhom, nemasnom, a opet svježe opranom i mirisavom - premda mirisavost nije neophodan uvjet) kosom.

6. Trljajući češalj o kosu, nabijamo ga. Kako to možemo dokazati? Stavimo ga pored lista papira i papir biva privučen češlju. Dokazali smo da je električni naboj (mjerimo ga u kulonima - C) češlja različit od električnog naboja papira, ali još time nismo postigli bilo kakav mjerljiv tijek struje ili mjerljiv napon.

7. Kod rasprave o baterijama nam je upravo “struja”, odnosno amperaža koju baterijska ćelija može dati, iznimno važna jer iz nje izvlačimo i iduću mjeru efikasnosti baterije - njen kapacitet. Njega mjerimo u amper-satima ili miliamper-satima koji se označavaju Ah, odnosno mAh.Povezanost amperaže (“struje”) koju može dati određeni tip baterije s njenim kapacitetom je matematičke, a ne praktične prirode pa trenutno tehnologije koje daju visok kapacitet baterija (mjerljiv u amper-satima) obično ne daju i toliko jaku struju (mjerljivu u amperima).

8. Što nam onda govori podatak o kapacitetu baterije, koji u našem primjeru iznosi 1000 mAh, što je jednako 1 Ah? Govori nam da je naša baterija u stanju dati struju od 1 A (1000 mA) tijekom jednog sata prije nego joj napon s nazivnih 1,25 V (u slučaju nikal-kadmijskih i 1,2 V kod nikal-metal-hidridnih baterija) padne na 1 V. Ukoliko, pak umjesto s 1 A opteretimo bateriju sa 6 A, tada će ona biti u stanju dati struju 10 minuta prije nego joj napon padne na 1 V. Teoretski.

9. U stvarnosti, jake struje pražnjenja smanjuju efektivan kapacitet baterije (napon im brže pada), a ovo naročito vrijedi za baterije koje nisu u stanju dati jake struje (NiMH). Baterije AA formata, u narodu poznate kao “minjonke”, u stanju su dati i veće struje, ali koliko veće - ovisi o tipu baterije. Tako su one bazirane na nikal-metal-hidridnoj tehnologiji u stanju dati vršnu struju do 10 A, a one bazirane na nikal-kadmijskoj i do 20A, premda ovo ovisi o konkretnoj ćeliji, odnosno specifikacijama koje daje proizvođač.

10. Tablica dimenzija i kapatcitea Ni-Cd akumulatorskih baterija

11. Punjenje Ni-Cd akumulatorskih baterija •  Ni-Cd baterije pune se stalnom strujom koja, izražena u mA, iznosi 1/10 njihovog kapaciteta izraženog u mAh. Tako se npr. baterija kapaciteta 750 mAh puni stalnom strujom od 75 mA (1/10 od 750 mAh). Taj se odnos struje punjenja (mA) i kapaciteta (mAh) označava vrijednošću CmA (ili skračeno C) pa vrijedi:Icharge = CmAbatt × capacitybattgdje je: • Icharge = struja punjenja baterije (mA), • CmAbatt = preporučena vrijednost za bateriju, obično 0.1, • capacitybatt = kapacitet baterije (mAh).

12. To znači da se baterija kapaciteta 750 mAh s preporučenom strujom punjenja od 1/3 CmA puni strujom od 250 mA (1/3 × 750 = 250).Punjenje Ni-Cd baterija traje približno 40% vremena duže nego što bi trajalo u idealnom slučaju, pa se baterija kapaciteta 750 mAh puni se strujom od 75 mA 14 sati a ne 10 sati, što bi bio idealan slučaj (75 mA × 10 h = 750 mAh). Sve se baterije mogu puniti strujom od 0.1 CmA pa njihovo punjenje traje 14 sati. Većina baterija može se puniti strujom do 1/3 CmA pa se mogu napuniti za četiri sata. Baterije sa sposobnošću brzog punjenja mogu se puniti strujom većom od 1 CmA tako da se njihovo punjenje može obaviti za približno 1 sat. Takve se baterije koriste u modelima s električnim pogonom.Pri kraju punjenja baterije se zagriju i napon im počne padati što je znak njihove napunjenosti.

13. - krivulja punjenja Ni-Cd baterije strujom od 1/10 CmA pri različitim temperaturama:

14. Napon pune baterije iznosi od 1.25 do 1.35 V. Netom napunjena baterija može imati napon do približno 1,4 V (u nekim slučajevima i do 1.9 V !), ali taj ubrzo pada na uobičajenu vrijednost. Pražnjenjem napon baterije pada.

15. Kada padne na 1.1 V baterija je gotovo prazna a kod 1 V ili manje mora se napuniti. Napon Ni-Cd baterije nebi trebao pasti ispod 0.9 V! Proizvođači najčešće na tijelu baterije ispisuju struju i odgovarajuće vrijeme punjenja dotične baterije.