Kann ich einen NiCd-Akku mit einem NiMH-Ladegerät aufladen?

Der folgende Anwendungshinweis von Texas Instruments zum Batterieladen ist durchaus relevant.

Es geht um einige Ladegerät-Controller-Chips, aber der Großteil des Dokuments konzentriert sich darauf, wie man NiCd-, NiMH- und LiIon-Zellen sicher lädt. Es beschreibt auch, welche Kompromisse ein Designer eingehen muss, wenn er eine längere Akkulaufzeit gegen eine schnellere Aufladung usw. eintauscht. Sehr interessante Lektüre.

Beachten Sie insbesondere, dass Erhaltungsladung kein Problem ist: NiCd-Zellen sind robuster und toleranter als NiMH-Zellen gleicher Kapazität, daher funktioniert das Ladegerät auch für NiCd-Zellen (im Erhaltungsladungsmodus ) . .

Relevante Auszüge (Hervorhebung von mir):

Langsame Laderaten

NI-CD: Die meisten Ni-Cd-Zellen tolerieren problemlos einen anhaltenden Ladestrom von c/10 (1/10 der A-h-Nennleistung der Zelle) ohne Beschädigung der Zelle auf unbestimmte Zeit. Bei dieser Rate würde eine typische Wiederaufladezeit etwa 12 Stunden betragen.

Einige Hochleistungs-Ni-Cd-Zellen (die für sehr schnelles Laden optimiert sind) können kontinuierliche Erhaltungsladeströme von bis zu c/3 tolerieren. Die Anwendung von c/3 würde eine vollständige Aufladung des Akkus in etwa 4 Stunden ermöglichen.

Die Fähigkeit, einen Ni-Cd-Akku problemlos in weniger als 6 Stunden aufzuladen, ohne dass ein Verfahren zur Erkennung des Ladeendes erforderlich ist, ist der Hauptgrund dafür, dass sie billige Konsumgüter (wie Spielzeug, Taschenlampen, Lötkolben) dominieren. Eine Erhaltungsladeschaltung kann mit einem billigen Wandwürfel als Gleichstromquelle und einem einzelnen Leistungswiderstand zur Strombegrenzung hergestellt werden.

NI-MH: Ni-MH-Zellen sind nicht so tolerant gegenüber Dauerladung: Die maximale sichere Erhaltungsladerate wird vom Hersteller angegeben und liegt wahrscheinlich irgendwo zwischen c/40 und c/10. Bei Dauerladung mit Ni-MH (ohne Ladeschluss) ist darauf zu achten, dass die maximal angegebene Erhaltungsladung nicht überschritten wird.

Schnellladung hingegen kann zu Problemen führen, da eine Ladeende-Erkennungsschaltung erforderlich ist, die zwischen den beiden Chemien unterschiedlich funktioniert:

Schnelles Laden

Schnellladung für Ni-Cd und Ni-MH wird normalerweise als 1 Stunde Ladezeit definiert, was einer Laderate von etwa 1,2 c entspricht. Die überwiegende Mehrheit der Anwendungen, bei denen Ni-Cd und Ni-MH verwendet werden, überschreiten diese Laderate nicht.

Es ist wichtig zu beachten, dass schnelles Laden nur dann sicher durchgeführt werden kann, wenn die Zellentemperatur zwischen 10 und 40 °C liegt, und 25 °C werden normalerweise als optimal zum Laden angesehen. Schnelles Laden bei niedrigeren Temperaturen (10-20°C) muss sehr vorsichtig durchgeführt werden, da der Druck in einer kalten Zelle während des Ladens schneller ansteigt, was dazu führen kann, dass die Zelle Gas durch die interne Druckentlastung der Zelle freisetzt (was die Lebensdauer verkürzt). Lebensdauer der Batterie).

Die chemischen Reaktionen, die während des Ladevorgangs in Ni-Cd- und Ni-MH-Akkus ablaufen, sind ziemlich unterschiedlich : Die Ni-Cd-Ladereaktion ist endotherm (was bedeutet, dass die Zelle kühler wird), während die Ni-MH-Ladereaktion exotherm ist (es macht die Zelle erwärmt sich). Die Bedeutung dieses Unterschieds besteht darin, dass es möglich ist, sehr hohe Ladestromraten sicher in eine Ni-Cd-Zelle zu zwingen, solange sie nicht überladen wird.

Der Faktor, der den maximalen sicheren Ladestrom für Ni-Cd begrenzt, ist die Innenimpedanz der Zelle, da dies zu einer Verlustleistung von P = I 2 ^R führt. Die Innenimpedanz ist für Ni-Cd normalerweise ziemlich niedrig, daher eine hohe Ladung Raten sind möglich.

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Die exotherme Natur der Ni-MH-Ladereaktion begrenzt den maximalen Ladestrom, der sicher verwendet werden kann, da der Anstieg der Zellentemperatur begrenzt werden muss.

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Schnellladung: Mögliche Zellschäden

Achtung: Sowohl Ni-Cd- als auch Ni-MH-Akkus stellen eine Gefahr für den Benutzer dar, wenn sie über einen zu langen Zeitraum schnell aufgeladen werden (Missbrauchsüberladung).

Wenn die Batterie die volle Ladung erreicht, wird die der Batterie zugeführte Energie nicht länger in der Ladereaktion verbraucht und muss als Wärme innerhalb der Zelle abgeführt werden. Dies führt zu einem sehr starken Anstieg sowohl der Zellentemperatur als auch des Innendrucks, wenn das Hochstromladen fortgesetzt wird.

Die Zelle enthält eine druckaktivierte Entlüftung, die sich öffnen sollte, wenn der Druck zu groß wird, wodurch Gas freigesetzt werden kann (dies ist schädlich für die Zelle, da das verlorene Gas niemals ersetzt werden kann). Im Fall von Ni-Cd ist das freigesetzte Gas Sauerstoff. Bei Ni-MH-Zellen ist das freigesetzte Gas Wasserstoff, der bei Entzündung heftig brennt.

Eine stark überladene Zelle kann explodieren, wenn sich die Entlüftung nicht öffnet (aufgrund altersbedingter Alterung oder Korrosion durch austretende Chemikalien). Aus diesem Grund sollten Batterien niemals überladen werden, bis eine Entlüftung eintritt.

In späteren Abschnitten werden Informationen präsentiert, die es dem Konstrukteur ermöglichen, eine vollständige Ladung zu erkennen und den Hochstrom-Ladezyklus zu beenden, damit keine missbräuchliche Überladung auftritt.

Auch hier sind die NiCd-Zellen robuster, sodass es an sich ungefährlich ist, sie mit einem NiMH-Ladegerät aufzuladen. Aber behalten Sie die Ladezeit im Auge! Die Ladeschlussschaltung kann möglicherweise nicht erkennen, dass die NiCd-Zellen vollständig geladen sind, und kann sie daher überladen.

Eine zeitlich relativ begrenzte Überladung könnte die Lebensdauer Ihrer NiCd-Zellen einfach verkürzen, aber wenn Sie sie stundenlang überladen, können sie entlüften und schwer beschädigt werden!

Weitere Einzelheiten finden Sie im Abschnitt dieser Anwendungsnotiz über die Erkennung des Ladeendes für NiCd vs. NiMH. Hier ein kleiner Einblick in seinen Inhalt:

Ladeendeerkennung für Ni-Cd/Ni-MH

Sowohl Ni-Cd- als auch Ni-MH-Akkus können nur sicher schnell aufgeladen werden, wenn sie nicht überladen werden.

Durch Messen der Batteriespannung und/oder -temperatur kann festgestellt werden, wann die Batterie vollständig geladen ist.

Die meisten Hochleistungs-Ladesysteme verwenden mindestens zwei Erkennungsschemata, um das Schnellladen zu beenden: Spannung oder Temperatur ist normalerweise die primäre Methode, mit einem Timer als Backup, falls die primäre Methode den Vollladepunkt nicht korrekt erkennt.

NiCd und NiMH haben ähnliche Lade- und Entladeeigenschaften. Wenn Packspannung und Kapazitäten passen, dann ist es einen Versuch wert.

Beim Schnellladen muss NiMH früher als NiCd gestoppt werden, um Schäden zu vermeiden. Das bedeutet, dass Ihre NiCds auf einem NiMH-Ladegerät sicher sind, nur nicht ganz 100 % aufgeladen, wenn der Schnellladevorgang beendet wird.