Batterie ricaricabili NiCd vs NiMh
Prefazione:I tipi di accumulatori ricaricabili più comuni sono quelli al Nickel/Cadmio, al Nickel/Metal e al Litio.
Sebbene gli ultimi siano di più recente fabbricazione e quindi più affidabili, nonchè più costosi e "privi" di manutenzione,
in questa guida ci occuperemo delle differenze tra quelli al Nichel/Cadmio e quelli al Nichel/Metal, sperando di fare cosa gradita agli amanti del modellismo di tutti i generi.
NiCd vs NiMh
* CARATTERISTICHE BATTERIE NiCd *Si dividono in 2 categorie: Normali e Sinterizzate
Normali: sono progettate per sopportare una carica normale, gradiscono cariche fluttuanti e non sopportano quelle rapide.
Tale procedimento garantisce una lunga vita agli accumulatori (1000/1500 cicli di carica/scarica).
Le batterie al NiCd "Normali" sono quelle che solitamente si trovano in commercio.
Sinterizzate: sono progettate per sopportare, oltre alla carica normale, cicli di carica rapida, ossia possono essere ricaricate anche in 1h con una corrente superiore a quella nominale.
Tuttavia, bisogna tener presente che utilizzare cicli di carica rapidi si riduce del 40% la vita normale della batteria.
Una batteria al NiCd è da ritenersi scarica quando, misurando la sua tensione è circa: 1 Volt (V= 0,7 X n° elementi)
Vantaggi:
Carica semplice e veloce, anche dopo una conservazione prolungata.
Elevato numero di cicli di carica/scarica
Tollerano correnti di scarica elevate
Possibilità di carica e funzionamento garantito anche a basse temperature (fino a – 40°C),
ricordatevelo se andate a correre il trofeo “pinguino d’oro” in Alaska
Elevata possibilità di conservazione per lungo tempo senza rovinarsi anche in condizione “scariche”
Buona tolleranza alle “cariche selvagge”
Sono forse la categoria di batterie ricaricabili più robuste.
Economiche
Hanno un basso costo per ciclo di ricarica
Svantaggi:
Relativamente bassa densità di energia
Effetto “memoria”, devono essere periodicamente scaricare per prevenire l’effetto “memoria”
Inquinanti poichè contengono metalli tossici
Hanno una “autoscarica” che non consente di conservarle cariche per lungo tempo
* CARATTERISTICHE BATTERIE NiMh *
Le batterie NiMh amano una ricarica lineare.
Il numero di cicli di carica/scarica è 1/3 e anche più, rispetto a quelle NiCd aggirandosi sui 300/500.
Una batteria NiMH è da ritenersi scarica quando, misurando la sua tensione è circa: 1 Volt (V= 1,01 X n° elementi)
Vantaggi:Dal 30% al 40% superiori in termini di densità d’energia
Pesano meno delle NiCd a parità di capacità.
Hanno energia leggera e quindi il modello pesa meno.
Effetto memoria quasi inesistente
Richiedono cicli di scarica completa meno frequentemente.
Sono poco inquinanti poichè contengono sostanze poco tossiche e quindi meno dannose per l’ambiente.
Svantaggi:Vita limitata specie se “trattate male”
Le prestazioni cominciano a degradare dopo 200/300 cicli.
E’ preferibile non sfruttare mai la loro capacità massima se gli si vuole allungare la vita.
Non tollera le elevate correnti di scarica anche se sono in grado di fornire elevate correnti di scarica
L’utilizzo ripetuto in queste condizioni riduce la vita in termine di cicli.
Tipologia di carica più complicata rispetto alle NiCd.
Le NiMH, durante la carica generano maggior quantità di calore ed il tempo di carica è tipicamente più lungo delle NiCd.
La carica deve essere controllata accuratamente e richiede caricatori più costosi delle NiCd.
Elevata autoscarica, hanno circa il 50% di maggiore autoscarica rispetto alle NiCd.
Maggiore criticità di conservazione, non pensiamo di conservarle cariche a lungo.
Le NiMh dovrebbero non essere conservate in luogo fresco con uno stato di carica residua.
Anche se l’effetto memoria è minore delle NiCd, saltuariamente vanno comunque mantenute con cicli di scarica.
Le NiMH sono più costose delle NiCd.
CARICABATTERIE
La premessa è che bisogna fare molta attenzione alla scelta del caricabatterie.
Le NiCd, al termine della loro carica, hanno bisogno di ricevere una botta con voltaggio superiore, mentre le NiMh hanno una carica molto più lineare.
Questo vuol dire che quando hanno raggiunto la loro piena capacità hanno bisogno di un voltaggio uguale o inferiore delle precedenti.
Un alimentatore per NiCd, tra i meno costosi e senza regolazione di picco, farà fatica a capire quando le NiMh saranno completamente cariche ed avrà la tendenza a caricarle troppo.
E' necessario verificarne, con un tester, la loro tensione per capire quando sono prossime alla loro carica massima e monitorare sulla loro temperatura.
Appena cominciano ad essere calde, e questo succede abbastanza in fretta quando raggiungono la carica massima, bisogna toglierle dall’alimentatore, tendono a bruciarsi facilmente.
Se abbiamo un caricabatterie con il controllo del picco regolabile, basta regoliarlo a 0,02/0,03 (per tutto il pacco) e quando ci avverte, spegniamo il caricabatterie.
Ricordiamoci anche che la temperatura delle NiMh è leggermente superiore alle NiCd, al picco la loro temperatura dovrebbe essere tra i 40° e 45°C rispetto ai 35°-37°C delle NiCd.
METODO DI RICARICA
Per le batterie Ni/Mh l'amperaggio per la ricarica deve essere basso e cioè tra i 3/5 Ah, è il miglior range.
Per un uso competitivo e quindi esasperato, dovremo considerare 5 Ah che è il limite del consigliato, ma comunque sicuro.
Superando questo limite non si incorre in alcun beneficio, anzi si rischia di bruciare le batterie.
Le NiCd gradiscono fluttuazioni di carica, mentre le NiMh amano una carica lineare.
Quindi, se il caricabatterie che abbiamo scelto prevede la scelta, usiamola.
Va anche detto che la carica lineare è da considerarsi di default anche nei caricabatterie più sofisticati e l'unica disponibile in quelli meno costosi.
Le NiMh si mostrano permissive con le cariche fluttuanti mentre non tollerano la carica di mantenimento.
Quest'ultima caratteristica, invece, è molto utile per le NiCd.
AUTOSCARICA
E' un fenomeno naturale presente in tutti i tipi di accumulatori.
Non è dovuto a difetti di fabbricazione e dipende sia dall’anzianità che dalla temperatura e cioè:
Con il passar del tempo si scaricano prima.
Con l’aumentare della temperatura l’autoscarica aumenta.
Sia le NiMH che le NiCd hanno una proprietà di autoscarica piuttosto elevata.
E' da sottolineare che il sistema di scarica con la lampadina danneggia irreversibilmente le batterie poichè fa scendere la tensione a 0 o quasi.
In queste condizioni si verifica, all’interno di uno o più elementi, un corto circuito, con conseguente danneggiamento dello stesso (ne basta uno danneggiato) per cui la batteria và necessariamente sostituita.
Una condizione nettamente a favore delle NiMh è quella della scarica.
Sembra che non se ne preoccupino molto e non hanno lo stesso effetto memoria delle NiCd.
Quindi è molto meno importante seguire la routine di scarica.
EFFETTO MEMORIA
Caratteristica delle batterie NiCd è l’effetto memoria che non è altro che una riduzione della capacità di ricarica di un accumulatore se viene ripetutamente caricato prima che sia completamente scarico.
In poche parole, se una batteria completamente carica si utilizza per il 70% della sua capacità energetica e successivamente si ricarica, la stessa si dimentica del 30% di potenzialità energetica rimasta che diventa, quindi, inutilizzabile.
Non bisogna confondere l'effetto memoria, con uno più comune e simile, chiamato abbassamento di potenziale di scarica, che può facilmente verificarsi sia nelle batterie NiCd che in quelle NiMH.
Tenendo presente che Il materiale che forma gli elettrodi è costituito da cristalli di piccole dimensioni, fino a quando questi cristalli rimangono di dimensioni ridotte, le celle elettrochimiche funzionano in modo appropriato.
Quando si ha crescita delle dimensioni ha luogo la drastica riduzione dell'area superficiale dei materiali elettronici, con conseguente diminuzione di voltaggio e quindi delle prestazioni dell'accumulatore.
L'effetto della crescita delle dimensioni dei cristalli è più pronunciato se la batteria viene lasciata sotto carica per giorni, o viene ripetutamente scaricata in maniera incompleta.
Per evitare quest'effetto bisogna caricare e scaricare completamente la batteria almeno una volta ogni due o tre settimane.
Stesso fenomeno di crescita delle dimensioni dei cristalli ha luogo anche se la batteria non viene usata per lungo tempo.
In questo caso per ripristinare le caratteristiche iniziali è necessario un lento e profondo processo di scarica in grado di rimuovere completamente l'energia rimasta nella cella elettrochimica.
Nelle batterie NiMH l'abbassamento di potenziale di scarica si origina a seguito di un processo di sovraccarica che modifica la struttura cristallina dell'idrossido di nichel (NiOH) dalla forma beta a quella gamma; quest'ultima ha un potenziale d'elettrodo di circa 50 mV inferiore alla forma beta. Anche in questo tipo di batterie il fenomeno può essere rimosso con un processo di completa carica e scarica del dispositivo elettrochimico.
La più recente tecnologia sembrerebbe avere virtualmente eliminato questo problema; alcuni produttori dichiarano ogni assenza di qualunque effetto "memoria" nelle batterie NiMH.
DIFFERENZE
Densità di Energia (Wh/Kg)
NiCd: 45-80
NiMh: 60-120
Longevità (Numero di cicli)
NiCd: 1000/1500
NiMh: 300/500
Tempo per “carica rapida”
NiCd: 1h
NiMh: 2/4h
Tolleranza alla sovraccarica
NiCd: Moderata
NiMh: Bassa
Autoscarica / mese
NiCd: 20%
NiMh: 30%
Corrente del carico
NiCd: (di picco) 20 x Capacità
NiCd: (suggerito) = 1 x Capacità
NiMh: (di picco) 5 x Capacità
NiMh: (suggerito) = 0.5 x Capacità
Temperatura di funzionamento
NiCd: -40°C ÷ +60°C
NiMh: -20°C ÷ +60°C
Costo / ciclo €
NiCd: 0.04
NiMh: 0.12
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