Las Pilas y Baterías Alcalina Recargable (RAM)

Pilas y Batería Alcalina Recargable

También conocida como Batería recargable de Manganeso; RAM, (Rechargeable Alkaline Manganese). La batería de dióxido de manganeso alcalino es una variante de la celda Leclanché (carbono de zinc), Al igual que con la celda Leclanché, los electrodos son dióxido de zinc y manganeso, pero el electrolito es hidróxido de potasio (KOH), Hidróxido de potasio (KOH) es el electrolito utilizado en la mayoría de las células alcalinas primarias y en las células recargables basadas en níquel, como las células NiCd, NiMh y NiFe.

Ventajas

Similar con las celdas de carbono de zinc pero con el doble de densidad de energía. Cuatro veces la capacidad de un tamaño equivalente recargable de níquel cadmio o níquel metal hidruro.
Cuatro a nueve veces más que la celda de carbono de zinc equivalente.
Capacidad constante en un amplio rango de drenajes actuales.
Adecuado para aplicaciones de alta tasa de drenaje.
Mejor rendimiento a baja temperatura que el carbono de zinc. Continúa funcionando en temperaturas bajo cero. Menos fugas que las celdas de carbono- zinc. Disponible en una amplia gama de tamaños, incluyendo tamaños AAA, AA, C, D y 9v.
Adecuado para una amplia gama de aplicaciones de consumo y fabricado de productos químicos no tóxicos

Deficiencias
Mayor coste que las celdas de carbono-zinc competidoras básicas normalmente no recargable. 25% más pesada que las celdas de Leclanché.
Las celdas RAM tienen una vida de ciclo limitada de aproximadamente 100 ciclos y solo están disponibles en tamaños AA y AAA. Por construcción, son pilas secas, completamente selladas y no requieren mantenimiento.​ A medida que se descarga una batería alcalina, los productos químicos dentro de la batería reaccionan para crear una corriente eléctrica. A medida que se acumulan los productos químicos de la reacción, la batería ya no puede suministrar la corriente adecuada y la batería se agota. Las diferentes baterías se basan en diferentes reacciones químicas.

La diferencia entre pilas alcalinas y baterías recargables es que la reacción química es reversible dentro de una recargable. Esto quiere decir que, cuando la energía eléctrica desde una fuente externa (es decir, un cargador) se aplica a la batería, el flujo de electrones que se produce durante la descarga se invierte. En este caso, se produce la recarga de la pila.

Las pilas alcalinas comunes no están diseñadas para ser recargadas en ningún cargador de NiCd/NiMh a menos que se indique la carga a 1.5v y en CA. Si se intenta cargar las pilas alcalinas pueden dañarse o derramar líquidos internos, ver más abajo

Los formatos incluyen AAA, AA, C, D y clip de 9 voltios.

Las pilas Alcalinas

Se pueden recargar?

Los cargadores de Ni-Cd y Ni-MH son de 1,4v. y las alcalinas se recargan a 1,5v si lo intentas en un cargador de 1,4v es muy posible que la pila explote o se caliente en exceso.

Hay cargadores como El PowerSafer BC es un cargador hasta cuatro pilas. Su doble sistema nos deja trabajar con pilas de tipo AA/AAA.

El sistema detecta el tipo de pila y lo indica en una pantalla LCD. También hay indicadores luminosos de carga en marcha, carga completa e imposible cargar. La cantidad de veces que se puede recargar una pila alcalina es mucho menor a la cantidad de veces que se puede recargar una batería recargable.

Para saber como funciona las pilas y baterías debemos saber como funcionan, la corriente eléctrica es un flujo de electrones de un polo a otro en las pilas se produce por una reacción química, en las baterías esta reacción química es reversible por la naturaleza de los compuestos empleados, es decir si se conecta una carga los electrones circulan en un sentido y al conectarles una fuente la corriente circula en otro sentido volviéndose a cargar. En las pilas esta reacción química no es reversible por tanto no se pueden recargar.

¿Entonces qué ocurre en las pilas alcalinas, se pueden recargar?. La respuesta es NO, pero esto no quiere decir que sea falso, si le conectas una fuente de tensión a estas pilas vuelven a dar corriente, pero no se han recargado, lo que ha ocurrido es que se ha roto los enlaces químicos y alterado la estructura química de los elementos que la forman, dejando electrones libres, por lo que volverás a tener algo de corriente, pero no la capacidad original de la pila. Otra cosa MUY IMPORTANTE es saber que el proceso de carga de estas pilas nada tiene que ver con los cargadores de NiCd o NiMh y explicamos el porque.

Para recargar pilas secas con seguridad, hay unas reglas que debes seguir:

1. Recargar las pilas individualmente, no conectadas como un pack de batería. Esto es conveniente porque si una de las pilas falla, las demás recibirían una corriente excesiva, para ello podría emplearse una técnica de corriente constante. Por tanto, la recarga de las pilas sólo puede hacerse en este caso en pilas individuales.

2. Limitar la corriente para impedir que si una pila se cortocircuita, disipe una potencia excesiva.

3. Limitar el tiempo de carga para que no se produzca sobrecarga.

4. No permitir que las pilas queden completamente descargadas. Para obtener los mejores resultados, es necesario limitar su uso antes de la plena descarga, y recargarlas lo antes posible. Las pilas descargadas no aceptan la recarga. Esto se debe a los cambios químicos irreversibles que se producen en el interior de la pila.

5. Lo más importante… no debe emplearse corriente continua (c.c.). Básicamente, el empleo de c.c. provoca un sobrecalentamiento y una erosión del electrodo de zinc, lo cual produce unos resultados erráticos y en general, una posibilidad muy reducida de recargas posibles. En cambio, si se utiliza una corriente alterna polarizada el calentamiento de la pila es despreciable y no se produce la erosión del zinc. Se emplea el proceso de inversión periférica de corriente (IPC) para mantener el zinc en un estado compacto, en lugar del estado esponjoso producido por una c.c. Es una adaptación de los métodos empleados en la industria galvanoplástica durante muchos años para obtener baños de ciertos metales. La IPC consiste en aplicar una pequeña corriente en sentido inverso al de la corriente principal, a intervalos regulares de 10ms si se emplea la red de 50Hz. El tiempo de carga directa es inferior al tiempo de aplicación de tensión inversa, debido al pedestal de 1.5V que presenta la pila a la corriente de carga. La relación entre la corriente de carga y la corriente inversa es del orden de 4, 5 a 1.

Hay esquemas en Internet de cargadores de pilas secas

Alkaline battery charging circuit

Con permiso del autor os pongo la traducción al español

El truco para hacer esto es tres cosas.

Usar una corriente baja durante un período más largo
Cargar antes de que se agoten demasiado
Cargar a no más del 110% de la capacidad de las celdas (por ejemplo, carga de 1.5v a 1.65v y parada)

Lo bueno de usar pilas alcalinas es que no tienen descarga interna a diferencia de las recargables de Ni-Cd/Ni-Mh, por tanto son adecuadas para aplicaciones de drenaje de baja corriente como controles remotos, relojes o cosas que no usas a menudo. En las pruebas, la tasa de carga es más baja, mejor es la carga y menos posibilidades de que una celda pierda electrolito.
Además, si una celda se vuelve demasiado baja o completamente descargada, no tendrá una buena carga y probablemente también goteará electrolito y posiblemente se abrirá. La idea aquí es mantenerlos recargados. Las celdas se han drenado a +/- 1.3v, por ejemplo en carga lenta con este circuito, supervisa el voltaje y finaliza cuando alcance el 110%. Es 1.65v para una celda o 3.3v para dos celdas en serie. No cargue más del 110% existe el riesgo de fugas de la celda o incluso abrirse/explotar. Es aconsejable no intentar cargar una pila alcalina que esté completamente descargada. No absorben carga. Algunas de las pruebas fue el exterior (invierno 2-5°C) y las celdas alcanzaron 1,65v bastante rápido, pero no absorbieron gran parte debido a la alta resistencia interna a bajas temperaturas. La carga debe llevarse a cabo a temperatura ambiente, de +/-20°C.

Estructura comparativa

El futuro de los coches eléctricos

El futuro de los coches eléctricos se llama Quant y sus baterías de flujo prometen 1000 kilómetros de autonomía.

La compañía suiza llamada NanoFlowcell que lleva años hablando de una revolución en la conducción de vehículos eléctricos. La empresa ha confirmado la presentación durante el Salón del Automóvil de Ginebra 2017 de su último prototipo, el Quant 48Volt, que eleva el concepto de eléctrico a un nivel superior.

Hablamos de una batería de flujo que permite 1.000 kilómetros de autonomía y un motor de 770 CV que alcanza los 300km/h con una distribución inteligente de la potencia. Lo que le hace especial es que su batería dista de ser convencional, ya que este modelo cuenta con una tecnología de pila de combustible electrolítico.

El concepto fue patentado por la NASA en 1976: la idea era encontrar una forma más eficiente de almacenar energía para los viajes espaciales. De esta forma, se llegó a la utilización de las baterías de flujo. ¿Cómo funcionan? En las baterías de flujo, la energía es almacenada a través de electrolitos líquidos, que son básicamente agua con sales metálicas.

NanoFlowcell afirma que un kilogramo de este líquido es capaz de almacenar 20 veces más energía que un kilogramo de las baterías convencionales y cinco veces más que las de ion-litio.

El electrolito líquido de las baterías nanoFlowcell aporta un extra de seguridad puesto que ni son inflamables ni explosivos. Su funcionamiento es prácticamente silencioso, duradero y altamente estable y sin emisiones nocivas. Económicamente, según cálculos a gran escala la fabricación industrial del líquido necesario para la recarga necesaria para hacer funcionar una unidad nanoFlowcell tan solo costaría unos centimos de dólar.

Debido a que la potencia de esta batería depende de la superficie de su membrana, el volumen de electrolito almacenado y el tipo utilizado, la unidad puede ser escalada según sea necesario, por lo que es adaptable a una amplia gama de aplicaciones. En teoría, un batería nanoFlowcell también podría alimentar un teléfono móvil siempre y cuando sea posible bombear a través de la membrana las cargas positivas y negativas para permitir que se produzca el intercambio de iones.

La tecnología nanoFlowcell® es una alternativa real para la movilidad del futuro y para el cumplimiento de las necesidades a largo plazo de combustibles alternativos.

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Tester y herramientas

Cargador inteligente Trustfire TR-011 con test de capacidad

Trustfire TR-011Dos bahías independientes. Doble Display LCD retro-iluminado. Carga-Descarga.
Test de Capacidad con un margen del 10-12% de lectura de capacidad.
Carga de cualquier batería de 3.7V en Litio/NiCd/NiMh hasta 72mm de largo
Baterías tipo: 25500/26650/26700/18650/17670/18500/18350/16340
2 Bahías de carga
Voltaje de carga: 4.2v o 1.48v
Voltaje de entrada: 110-240V con alimentador y 12v con jack 5.5-2.5mm
Salida: Usb para su uso como power bank con móviles, tabletas, etc.
Funciones: pulsador (S1-S2) para selección de las funciones de carga/descarga, corriente de carga/descarga (500mA/1000mA), Capacidad de las baterías (mAh).
La selección se hace pulsando (S1-S2) durante 3 segundos y seleccionando las opciones, al cabo de 8 segundos memoriza las opciones seleccionada.
Advertimos que este tipo de equipo solo sirve de referencia en el test de capacidad, no ofrece la precisión su sistema de medición de la resistencia interna de la celda es muy simple.
Litio-Kala Donde comprarlos?

Cargador de Litio-Ni/MH LIITOKALA LI300

Descargar PDF liito-kala-lii-300

Este cargador solo sirve de referencia en el test de capacidad (+/-10%)

LiitoKala li300Cargador de Litio-Ni/MH LIITOKALA LI500 PDF liito-kala-lii-500

Para Baterías de Litio de litio y NIMh de 28 hasta 68mm
 Dos bahías independientes
 Doble Display LCD retroiluminado
 Carga, Descarga, Test de Capacidad, Tiempo de Carga/Descarga
Este cargador solo sirve de referencia en el test de capacidad (+/-10%)
Test de resistencia interna de las baterías.
liitokala-lii-260-00Para Baterías de Litio de litio y NIMh de 28 hasta 68mm
 Cuatro bahías independientes
 Display LCD retroiluminado
 Carga, Descarga, Test de Capacidad, Tiempo de Carga/Descarga
 Test de resistencia interna de las baterías.
Este cargador solo sirve de referencia en el test de capacidad (+/-10%)
En las LiPo el proceso es similar en voltaje y corriente para células independientes y peculiar en el caso de pack de dos o más células que usan cargadores con balanceo de carga por célula o alimentadores conectados a un balanceador LiPo.
LiitoKala 300Nitecore D4, ver el manual-nitecore-digicharger-d4-es

1-1_d4_en_061-1_d4_en_101-1_d4_en_07Sistema de test Neware (2-3%)

Equipos profesionales de Test de una a ocho baterías simultáneas y conectados al PC.

neware-testTester de Voltaje y Capacidad

En el mercado se están introduciendo sencillos circuitos electrónicos micro procesados con la opción de medida de la capacidad de una batería.

Equipos que aun desconocemos su funcionamiento

La poca información que hemos encontrado en Internet no es muy legible y algunas en Chino, estamos a la espera de recibir muestras para su análisis pero queda el avance de momento.

Localizado en España muy económico en Shoptronica

Parámetros

Tensión de alimentación: DC 4.5-6V (micro USB)
 Corriente de trabajo: <70mA
 Tensión de descarga: 1.2-14V, resolución 0.01V
 Rango de voltaje de control: 0.5V-11V (precisión 0.1V)
 Rango de corriente de descarga: Máx. 3A, resolución 0.001A
 Error de voltaje máximo: 1% +0.3V
 Error máximo de corriente: 2% +/- 0.010A
 El tester mostrará la capacidad de la batería hasta 9.999Ah.
El decimal se desplaza para indicar unidades apropiadas.
 Nota: Este circuito está diseñado con un sesgo de CC para mejorar la precisión de la medición de voltaje. 
Cuando los terminales no están conectados, la unidad mostrará un pequeño voltaje (0.06v). 
Esto no afecta a la medición real. Si corta los terminales de entrada, la unidad mostrará 0v (la mía lo hace). Para entender este principio, consulte el teorema de superposición en ingeniería eléctrica.
 Método de uso
 Cargue completamente la batería.
 Conecte la batería bajo prueba a los terminales de entrada (terminales centrales) de la manera adecuada.
Tenga cuidado de no invertir la polaridad 
Conecte la carga (Resistencia de 5w) a los terminales (R).
Conecte la alimentación al micro USB (no utilice un PC o portátil, utilice un cargador de móvil/celular de al menos 1A).
Se mostrará el voltaje de la batería.
 Para iniciar la prueba con el voltaje determinado automáticamente, presione el botón “OK”. La pantalla parpadeará la tensión 3 veces y comenzará la prueba en descarga. Si desea ajustar el voltaje de control pulse “+” o “-” para modificar este voltaje, luego pulse “OK” para iniciar la prueba.
 El tester conecta la batería a la carga y muestra la capacidad (Ah), la corriente de descarga (A) y el voltaje de la batería (V). 
Cuando la tensión de la batería alcanza el voltaje de control, la batería se desconecta y la pantalla muestra la capacidad (Ah) con un parpadeo rápido para indicar que se ha realizado la prueba.
Presione “OK” para encender la pantalla con la capacidad, luego presione “OK” nuevamente para reiniciar para otra prueba.

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Proceso de carga

Proceso de carga

La capacidad de una batería se mide en Amperios o Mili Amperios hora (Ah/mAh) indica la corriente que la batería puede suministrar durante 1 hora de uso, manteniendo la tensión de suministro en unas condiciones especificadas de temperatura estándar.

Damos la enhorabuena a Ultrafire por casar al mercado una batería que no necesita de cargadores especiales y se carga mediante un Mini USB, es decir que con cualquier cargador de móviles o adaptadores de mechero a móvil la podemos recargar. es formato 18650 con 3400mAh y una capacidad real de 3200mAh.

Vamos a explicar como es el proceso de carga en las baterías de litio.

Un grupo de baterías de 250 Ah podrían entregar 25 Amperios (A) durante 10 horas o la mitad de corriente (12,5 A) durante el doble de tiempo (20 h) en base a mantener siempre constante el producto de la corriente expresada en Amperios y el tiempo expresado en horas: 250 Ah.

El proceso de carga es mediante cargadores que proporcionen hasta 4.22v, algunos cargadores permiten la carga de LiFePo a 3.6v.

cargador-trustfire-tr-003-4-bahias1-300x300El proceso de carga lo que hace es aplicar una corriente inversa a la de generación de forma que estos átomos estables al aplicarse la misma energía que han usado para unirse comienzan a separarse otra vez en iones por un proceso de rotura de enlaces, mientras el cargador esta conectado, el dispositivo se alimenta de dicho cargador y los iones siguen separándose hasta que se completa el proceso y no se unen porque esta actuando la corriente inversa que lo impide, cuando quitamos el cargador el proceso vuelve a comenzar.

La carga se compone de tres fases diferencias:

Subida de corriente y tensión.
La batería se testéa el voltaje actual, si este es inferior a 2.75v el cargador la interpreta como dañada.

Si el voltaje es superior a 2.75v, empieza el proceso de carga a una intensidad mínima que va subiendo hasta la seleccionada. El voltaje del la batería también va subiendo. Esta fase es muy corta y en algunos cargadores no llega a ser visible.

Subida de la tensión con intensidad constante.

Cuando se ha alcanzado la intensidad de carga seleccionada, la tensión va aumentando hasta los 3.6 o 4.22v por elemento. Esta es la fase de carga de la batería que proporciona una larga vida (400-500 ciclos). La batería habrá cargado aproximadamente el 80% de su capacidad.

Bajada de la intensidad con tensión constante.

Una vez alcanzada la tensión máxima, la intensidad de carga empieza a bajar lentamente sin que en ningún momento se sobrepase la tensión máxima. Cuando la intensidad de carga baja al mínimo del cargador, normalmente 100mA, el proceso de carga ha finalizado. Esta fase no es tan larga como la anterior y viene a completar los últimos 20% aproximado de la capacidad de la batería. Como va bajando la intensidad, el proceso es mas lento.

No importa demasiado tener la batería conectada más rato que el necesario para la carga, si bien se aconseja ajustar el tiempo y no abusar.

Resumiendo:

– Hasta alcanzar 2.9 voltios se ha de cargar a 0.1C
– Durante los primeros minutos se ha de cargar a 0.1C
– A partir de los pasos anteriores se ha de cargar sin rebasar 0.5C de intensidad. Tampoco se han de rebasar los 4.22V por celda.
Además de los cargadores existen en el mercado diversos circuitos electrónicos para esta función, son limitados pero cumplen con el mínimo exigido de una batería de Litio.

Si la batería esta por debajo de 2.75v o 0~2v.

Hay un truco pero requiere una fuente de alimentación con control de corriente y voltaje, es decir conectar la fuente a cada celda con un voltaje de 3.7~4.2v limitando la corriente a 500mA durante dos a cinco minutos (No mas tiempo), así en cada una de las celdas si es un pack, a continuación medir que el voltaje sea superior a 3v en cada celda, si es así poner a cargar con su cargador de litio y esperar a que finalice su carga aunque no es seguro la recuperación con este método hay muchas probabilidades que se recuperen, si alguna no alcanza 2.75v ésta celda esta inservible.

Otros sistemas de carga

Otra opción es usar Puertos USB de PC/Tabletas, siempre y cuando pueda ofrecer una carga de 200mA, a 12v mediante conector de mechero de automóvil, etc, cargadores de móviles.

circuito-300x164Double-USB-Car-Charger-Dual-USB-Car-Charger-with-Cigarette-Lighter-Socket-Free-shipping-771.jpg_250x250KGrHqFlMFG7gyrHKYBR29lok2Rg60_57-300x2632012923162653-300x200ramka_960-300x205Car-12v-WF-139_00 Cargadores que admiten la carga de Litio, LiFePo y NiCd/NiMh

Cargador inteligente Trustfire TR-011 2 bahías mas USB

Trustfire TR-011Dos bahías independientes. Doble Display LCD retro-iluminado. Carga-Descarga.

Neware.

neware-testTester de Voltaje y Capacidad

En el mercado se están introduciendo sencillos circuitos electrónicos micro procesados con la opción de medida de la capacidad de una batería.

Analizamos una batería Ultrafire marcada como 3.000mAh, es falsa y vendida por Fasttech con un resultado de 2.260mAh.

Seguiremos haciendo mas pruebas

Mas info en Tester y herramientas

Cargadores del mercado

Ultrafire WF188 que se descatalogará en brevecargador-ultrafire-wf188-2-bahias[1]Trustfire TR-006

506847209_367Cargador de Litio-Ni/MH LIITOKALA LI300

LiitoKala li300Cargador de Litio-Ni/MH LIITOKALA LI500

Para Baterías de Litio de litio y NIMh de 28 hasta 68mm
 Dos bahías independientes
 Doble Display LCD retroiluminado
 Carga, Descarga, Test de Capacidad, Tiempo de Carga/Descarga
 Este cargador solo sirve de referencia en el test de capacidad (+/-10%)
Test de resistencia interna de las baterías.

liitokala-lii-260-00Para Baterías de Litio de litio y NIMh de 28 hasta 68mm
Cuatro bahías independientes
Display LCD retroiluminado
Carga, Descarga, Test de Capacidad, Tiempo de Carga/Descarga
Test de resistencia interna de las baterías

Cargadores de LiPo: Imax, Mystery, Esky

IMAXB6ACMystery-B6-Digital-Balance-Charger-Discharger-Red-Black-Lipo-Charger-MY-B6V2-Balanceadores de LiPo

Balanceador Freak 022ek2-0851---charger-for-2-3cell-li-po-batteryConexionado de pack LiPo

LiPoWiringCargar Lipos en paralelo?

La carga de baterías LiPo en paralelo no se recomienda a menos que los voltajes de todas las celdas sean idénticos.
Las baterías a base de litio como las de polímero se recomienda la carga a 1-5C individualmente, es decir la capacidad de carga de la celda si no se indica otro valor de carga.
Al conectar dos baterías en paralelo, hay dos fuentes de corriente que pueden tener diferentes valores de voltaje y que sólo limitan la corriente por su resistencia interna y esta depende de la calidad de la batería. A más diferencia de voltaje entre celdas mayor será la corriente que circule de una a otra, a mayor resistencia interna, menor será la corriente, una celda puede estar a 3.85v y otra a 3.2v y en la mayoría de los casos pueden superar valores máximos de carga permitidos de 3~5C.
Muy importante tener en cuanta que dos baterías en paralelo es un circuito con dos fuentes de voltaje y dos resistencias en serie que irán con la polaridad opuesta, al estar conectado + con + y – con -.
Hay que conocer la resistencia interna de cada celda para hacer un calculo del valor C de carga pero en la mayoría de los casos pueden superar los 8C o más.

Cálculo ejemplo si conocemos el valor de resistencia interna de la celda y siempre y cuando sean del mismo fabricante y serie:
R= 240mΩ + 240mΩ = 0,48Ω
V= 3,85V – 3,20V = 0,65V
I= V/R = 0,65V / 0,48Ω = 1,35A
T= I / Q = 1,35A / 0,15Ah = 9,47/h = 9C

Una posible solución es conocer el voltaje de cada celda… efectuar una carga a las de menor valor hasta igualarla a las otras, luego realizar la carga del conjunto, pero esto es una tarea complicada y poco efectiva.
Se habla mucho de la carga en paralelo pero pocos que se debe limitar la corriente de la fuente para que las celdas no reciban mas de 1-3C de carga y dan por echo la potencia en W de los cargadores dividiendo por las celdas a cargar para este método de carga.
Valora tu mismo  http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=932319

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