允许进入碱性电池的反向电流

电器工程 电池 电池化学
2022-01-27 02:30:25

有人知道如果注入小电流,碱性电池会发生什么吗?例如 0.5uA 变成 9V 碱性电池?

我想在 12v 电路中添加一个简单的 9V 电池 + 整流器作为备用电压。电压调节并不重要,9V 是可以接受的。为了最大限度地减少电压降,我需要使用肖特基,但在反向偏置中,它们并不完全是开路。那么,问题是,0.1uA 的无意“充电”电流是否会影响标准 9V 碱性电池的保质期?

我有一个更安全的备用电池解决方案(即使用继电器或可充电电池)的想法,但对我来说保持解决方案尽可能简单并具有最长的电池自我寿命很重要,我只想知道抽水的风险小漏电流进入碱性。

4个回答

具有 20% 保质期 5 年和 500mAh 容量的 9V 碱性电池的自放电约为 2uA,所以我不认为 <2uA 是任何可能的问题。没有发生净充电。

另一方面,肖特基二极管在高环境温度下可能具有非常高的泄漏。自放电电流也会随着温度上升,但可能不会那么快。因此,您可能需要考虑最大可能环境温度下的特性。

这么多的逻辑,让我们看看制造商推荐什么,如果有的话。

Eveready(Energizer)在其手册中有以下全面免责声明(可能是为了处理滥用行为,例如试图以高电流实际为碱性电池充电,导致热量、气体逸出、爆炸等):

原电池充电:原电池充电可能导致爆炸或漏液,从而导致人身伤害。如果 ENERGIZER/EVERREADY 原电池受到任何形式的充电,所有明示或暗示的保证,包括但不限于适销性和特定用途适用性的保证,均无效且无效。

然而,当你进入他们的“设计和安全考虑”时,我们终于得到了一个真实的、合理的数字(强调):

具有备用电源选项的设备应设计为确保电池与备用电源电路隔离。应避免使用由备用电源线激活的外部开关。市售的“通用”替换线可能不会激活保护开关。考虑冗余二极管保护以防止电池意外充电。最大漏电流不得超过 35 微安

即使考虑到类型和制造商之间的差异,< 10uA 似乎非常非常安全。由您决定是否遵守这样的合理限制。

电池的问题在于,当它们受到虐待时,会发生各种奇怪/讨厌的化学反应。这些反应会导致腐蚀性物质从电池中泄漏出来。我们都见过泄漏的电池以及它们可能造成的混乱。

除非制造商指定允许多少反向(实际充电!)电流,否则建议您不要为电池充电。

但是,为什么不简单地使用专为充电设计的电池。有 9 V NiMh 电池可以执行您需要的功能。当使用可充电电池时,您甚至可以添加一个与肖特基二极管并联的电阻器,以将充电电流增加到约 1 mA 左右。这样镍氢电池就可以保持在充电状态。

如果镍氢 9V 电池对您来说太贵(便宜的质量不好,请避免使用),然后使用硅二极管 (1N4148) 代替肖特基二极管,因为硅二极管的漏电流要低得多。低得多,以至于电流不能成为问题。您将不得不忍受硅二极管的额外电压降。

还有“理想二极管”电路和带有此类电路的现成模块(这些使用 MOSFET 进行开关),但我不确定这些是否会提供您需要的非常低的泄漏电流。

不能把安全和碱性放在同一个句子里。碱性电池泄漏,通过阀门在即将泄漏时阻止爆炸。

对于良好的碱性,0.1uA 不算什么。新鲜耗尽的优质碱性电池甚至可以充电至原始容量的一半左右。但是您知道碱性是否状况良好吗?我有所有顶级制造商的碱性电池在到期前几年就泄漏了,有时在密封包装中,有时在由于碱性电池泄漏而被毁坏的小工具中。

如果电池的电流消耗较低并且需要长时间安装电池(超过一个月),请使用重型氯化锌。现在它们不会泄漏,如果泄漏,造成的损害最小,在 mAH/价格方面几乎与碱性一样好。不过买新鲜的,因为它们在制造后开始变质。

虽然听起来很糟糕,但如果价格是一个问题,对于短期备份,可以考虑铅酸电池。微型 4V 的电压为 250-300 毫安。他们将永远容忍浮动电压。它们的价格可能与碱性 AA 差不多。此外,您可以使用您可能需要的任何 mAH 来获得它们,并且所有尺寸的 AH/价格似乎几乎是线性的。

NiMH 确实有一些限制。它们价格昂贵,不能涓流充电,当一堆串联时有极性反转的风险。

包括 RAM(可充电碱锰)电池在内的可充电电池专门设计用于帮助降低这种风险。 参考

如果你限制电压,电池永远不会达到过压,这是恒流故障的主要风险原因。因此,只要将电压分流限制在 9.0V,您就可以永远用 100mA 对其充电。

每个人都说不要充电超过 xx uA 的原因是因为电压可以增加到超过每个电池 1.525V 的安全限制。 因此,如果您有一个 9.0V 钳位,您可以安全地以 mA 为单位充电任何合理的功率。(ESR <100mA <= 1/4W)我说的是安全的,但它可能会根据质量泄漏降低某些人的预期寿命。 因此,如果电压受限,100uA 是无害的。但他们不告诉公众这一点,这样他们就可以卖更多的电池。

轶事

我曾经给 Alk 充电过一次。9V 电池可长时间使用 10mA 电流。您可以恢复 10% 的容量或在 9V 时保持浮动以防止偶尔漏电。

为此,请使用带有 R 系列的 9V 限幅器,用于 12V 或 1k 欧姆的约 3mA。

9V 限幅器可以是 3 个白色 3mm LED 串联,33 欧姆(或 100 欧姆,5mm LED)跨电池

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

警告

但那是 40 年前的事了,我从未对每个电池 OEM 进行过长期测试。

风险

-廉价的碱性电池在放置时会自放电,然后泄漏H2,破坏密封然后泄漏强碱钾,干燥成白色粉末并用醋清洗。反向充电可能会加速像 Energizer 这样具有保证保质期的优质电池的这种泄漏。

参考

碱性是相当线性的,1.10 是死的,1.535 左右是新的/满的。和 9V 电池串联使用 6S 电池。

我们知道 Ah 容量通常与电池的质量有关。

每个 9V 电池散装增能剂为 50 克

索尼 9V 电池为 57 克。(更好的?)