Ефект пам'яті акумуляторів

Ефект пам'яті акумулятора
При експлуатації герметичного Ni-Cd акумулятора відзначається феномен, який довгі роки викликав занепокоєння користувачів цих джерел струму. Феномен отримав назву — ефект пам'яті.

Спочатку його спостерігали при специфічних режимах циклування — з малою глибиною розряду (не більше 30% від стану повної зарядженості) акумулятора. В результаті такої експлуатації на розрядної кривої акумулятора виникала друга майданчик більш низької напруги, і ємність, яку можна було зняти до моменту досягнення 1В, знижувалася. При збільшенні тривалості циклування в цьому режимі майданчик зниженої напруги збільшувалася (зрушується вліво).

Згодом будь-яке зменшення розрядної напруги, що спостерігається при тривалому циклировании на невелику глибину, стали називати «ефектом пам'яті», хоча механізми, що призводять до такого ефекту, могли відрізнятися. Так як питання про «ефект пам'яті» виникає у більшості споживачів джерел струму різних систем, ми хочемо звернути особливу увагу на відмінність цих механізмів, що призводять до зниження напруги акумулятора.

В герметичних Ni-Cd акумулятори кадмиевый електрод має нікелеву основу. Крім того, в його активній масі присутня деяка кількість оксидів нікелю, які входять у рецептуру або потрапляють в електрод у ході технологічного процесу його виробництва. При циклировании акумуляторів в кадмиевом електроді може утворитися інтерметалічна сполука Ni5Cd21 розряд якого відбувається при потенціалі на 150 мВ позитивніше, ніж розряд чистого кадмієвого електрода. В результаті цього на розрядної кривої Ni-Cd акумулятора і з'являється друга майданчик з більш низькою напругою. Формування цієї майданчики йде найбільш швидко при невеликих струмах заряду і прискорюється з підвищенням температури. Саме така ситуація часто має місце при використанні джерел струму в буферному режимі. Неглибоке циклування на верхньому рівні заряду призводить до підвищеного тепловиділення акумулятора і швидкому зростанню вмісту Ni5Cd21.

Зменшення розрядної напруги в результаті накопичення никелата кадмію не є незворотнім. Руйнування Ni5Cd21 і відновлення початкового стану активної маси відбувається при проведенні декількох розрядів до 1В, які слід робити не рідше 1 рази на місяць.

Якщо акумулятор використовується в режимі глибокого циклування, цей ефект взагалі не виникає.

Має місце й інший механізм, який призводить до зниження розрядної напруги, хоч і меншого за розміром в порівнянні з описаним вище. Він пов'язаний з регулярними значними перезарядами акумуляторів. На оксидно-нікелевому електроді в цьому випадку утворюється γ-фаза NiOOH, розрядний потенціал якого нижче на 50 мВ, ніж у β-NiOOH. І розрядне напруга акумулятора знижується. Ефект зниження розрядної напруги акумуляторів, пов'язаний з дією їх перезаряду, можна назвати помилковим ефектом пам'яті.

Для того щоб такий ефект не виникало, досить просто правильно контролювати заряд і не допускати тривалих перезарядов, особливо при великих струмах.

Слід додати, що перезаряд до того ж сприяє формуванню великих кристалів в структурі електродів. Їх робоча поверхня зменшується, і це веде до зменшення розрядної ємності. Укрупнення кристалів в електродних масах відбувається і при малих струмах, які мають місце в режимі компенсаційного підзаряду. Тому довго тримати акумулятори в такому режимі не рекомендується.

При періодичному проведенні розрядів нікель-кадмієвих акумуляторів до 1В відбувається перебудова структури активних мас. Повернення дрібнопористої структури призводить до збільшення робочої поверхні електродів і підвищення розрядної ємності акумулятора. Ще більший ефект розукрупнення кристалів досягається при подальшому доразряде до 0,5 В малими струмами, а також при циклировании з зарядом знакозмінним струмом.

Але не варто забувати що зменшення ємності акумуляторів відбувається і в результаті процесів деградації, які відбуваються навіть в не використовуються акумуляторах.