Terminare la carica rapida non è la fine della carica. Una cella NiMH fermata al picco -ΔV è vicina alla carica completa ma raramente perfettamente piena; comincia allora ad autoscaricarsi nel momento in cui la corrente viene rimossa. I caricatori aggiungono perciò un completamento a corrente ridotta per portare a termine la carica e un regime di manutenzione per mantenerla lì – ed è in questa coda apparentemente delicata che molte batterie sono silenziosamente rovinate, perché anche una piccola corrente continua in una cella piena è sovraccarico continuo. Questo articolo distingue completamento, gocciolamento e manutenzione, quantifica le correnti e le durate che la cella può tollerare, e spiega perché la manutenzione a impulsi supera un gocciolamento costante per una lunga vita utile.
La terminazione rapida a -ΔV o al punto di flesso si ferma deliberatamente un po' prima per evitare la parte più calda della regione di ricombinazione, e a 1C o C/2 la cella può ancora essere di qualche percento al di sotto della capacità piena. I circuiti della famiglia bq2002 offrono un completamento opzionale proprio per le chimiche che «tendono a terminare prima di raggiungere la capacità piena»: dopo la fine della carica rapida, la carica continua a una velocità ridotta per un periodo scelto, per aggiungere gli ultimi percento senza un sovraccarico sostenuto ad alta corrente.
La corrente e la durata del completamento sono vincolate così che il sovraccarico totale resti piccolo: è una fase finita, terminata da timer, non una riduzione aperta, e il suo scopo è equalizzare la carica tra le celle e riempire gli ultimi pochi percento piuttosto che tenere la cella piena indefinitamente.
Una corrente di gocciolamento costante in una cella già piena è interamente consumata dal ciclo di ricombinazione dell'ossigeno e trasformata in calore; sostenuta, tiene l'elettrodo negativo in ossidazione permanente, accelera l'essiccazione dell'elettrolita e la corrosione, e degrada l'attività catalitica della lega di idruro, così la pressione interna sale nel corso della vita. Il manuale di carica Panasonic è esplicito: un gocciolamento estensivo causa deterioramento ed è il metodo meno preferito; se usato deve essere limitato a circa 0,033C fino a 0,05C per non più di circa 20 ore.
Quei numeri codificano la capacità di ricombinazione di una piccola cella: le correnti vicino a C/20 stanno al bordo di ciò che può essere ricombinato senza danno cumulativo, e anche allora solo per un intervallo delimitato, dopo di che la carica deve fermarsi anziché proseguire come strategia «piena per sempre».
La manutenzione a impulsi sostituisce una corrente continua con brevi impulsi di carica separati da lunghi riposi, dimensionati perché la corrente media si limiti a compensare l'autoscarica della cella invece di forzare una ricombinazione continua. La classe di circuiti bq2002 offre velocità di gocciolamento a impulsi selezionabili esattamente per questa ragione; un caricatore può tenere una cella vicino alla carica piena dando agli elettrodi e all'equilibrio gassoso tempo di recupero tra gli impulsi, riducendo drasticamente il sovraccarico mediato nel tempo e il riscaldamento.
Progettare la manutenzione a impulsi significa stimare la corrente di autoscarica alla temperatura di mantenimento – più alta a caldo, più bassa a freddo – e impostare il rapporto ciclico perché gli amperora netti la compensino, con la cella che passa la maggior parte del tempo a circuito aperto. È molto più delicato di una corrente costante dello stesso valore di picco, perché la ricombinazione è intermittente invece che sostenuta.
Tenere una cella al 100 % per l'uso immediato è un obiettivo legittimo per un dispositivo sempre pronto, ma è lo stato a lungo termine più stressante; per le celle che saranno immagazzinate, la buona pratica è caricarle, usarle o immagazzinarle a uno stato parziale (comunemente citato intorno al 30–40 %) e permettere il raffreddamento dopo la carica o la scarica prima dell'evento successivo. Il progetto di un caricatore deve perciò distinguere «mantenere nel caricatore per uso imminente» da «preparare all'immagazzinamento», che non richiede alcuna corrente di manutenzione.
Le celle a bassa autoscarica indeboliscono la tesi per una manutenzione aggressiva: una moderna cella NiMH LSD perde solo intorno all'uno percento al mese (Paper az02 nella serie consumo), quindi la corrente media necessaria a tenere la carica è minuscola, e sovraccaricare per compensare un'autoscarica già minima è controproducente.
Alcuni analizzatori scaricano e ricaricano periodicamente le celle per contrastare la depressione di tensione (il cosiddetto effetto memoria) e ricondizionare le celle invecchiate; le indicazioni suggeriscono un rodaggio o un rinfresco occasionale ogni vari cicli invece che ogni ciclo, perché ogni scarica profonda non necessaria è di per sé usura. La logica di manutenzione non deve confondere la compensazione dell'autoscarica – piccoli impulsi frequenti – con il ricondizionamento, che è una scarica/carica completa deliberata e poco frequente.
La prima figura contrappone le forme d'onda di corrente del completamento, del gocciolamento continuo e della manutenzione a impulsi; la seconda impila il carico di sovraccarico medio di ogni strategia, rendendo visibile perché un gocciolamento costante accumuli danni che la manutenzione a impulsi evita in gran parte.
Una specifica completa enuncia la corrente di completamento e il suo limite di timer, la modalità di manutenzione (preferita a impulsi), l'ampiezza dell'impulso e il rapporto ciclico in funzione della temperatura, il divieto di corrente continua oltre il limite di classe C/20 / 20 ore, e una raccomandazione di immagazzinamento separata. La validazione tiene le celle sotto ogni regime per periodi accelerati e confronta la ritenzione di capacità, la resistenza interna e il comportamento della pressione interna per provare che la strategia di manutenzione compensa l'autoscarica invece di guidare la ricombinazione.
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