Στις ασφάλειες τήξης η διακοπή του κυκλώματος προκαλείται από την τήξη ενός χάλκινου ή αργυρού σύρματος ή ταινίας, τα οποία βρίσκονται μέσα σε σκόνη χαλαζία για την απαγωγή της θερμότητας. Τα χαρακτηριστικά μεγέθη των ασφαλειών τήξης, με βάση των οποίων επιλέγονται είναι: (α) η ονομαστική τάση λειτουργίας, (β) η ονομαστική ισχύς διακοπής ή ρεύμα διακοπής και (γ) οι χαρακτηριστικές χρόνου-ρεύματος. Οι τύποι των ασφαλειών τήξης είναι οι εξής:
Μεγάλες βιδωτές ασφάλειες τύπου D. Ονομάζονται και Diazed-ασφάλειες. Ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 50 (kA).
Μικρές βιδωτές ασφάλειες τύπου DO. Neozed-ασφάλειες. Ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 25 (kA).
Μαχαιρωτές ασφάλειες τύπου NH (Niederspannung-Hochleistungssicherungen) ή HRC (High Rupture Capacity). Πρόκειται για ασφάλειες ισχύος ΧΤ και υψηλής διακοπτικής ικανότητας. Ικανότητα μέγιστου ρεύματος διακοπής 100 (kA).
Μικροασφάλειες συσκευών τύπου G. Πρόκειται για μικρές κυλινδρικές ασφάλειες προστασίας συσκευών.
Τα μέσα προστασίας χαρακτηρίζονται με δύο γράμματα. Το πρώτο γράμμα δηλώνει την περιοχή ρευμάτων, όπου εξασφαλίζεται προστασία από το μέσο απόζευξης και είναι g ή a. Η σημασία τους είναι η εξής:
g: πλήρης προστασία σε όλη την περιοχή ρευμάτων.
α: μερική προστασία, μόνο στην περιοχή υψηλών ρευμάτων (π.χ. σε κινητήρες λόγω των υψηλών ρευμάτων εκκίνησης).
Το δεύτερο γράμμα χαρακτηρίζει το αντικείμενο που προστατεύεται και μπορεί να είναι ένα από τα παρακάτω γράμματα:
G: γενική χρήση
L: γραμμές, καλώδια
M: θερμικά (π.χ. κινητήρες)
R: ημιαγωγοί
B: εγκαταστάσεις ορυχείων
Tr: μετασχηματιστές.
gG: πλήρης προστασία στη γενική χρήση
gL: πλήρης προστασία για γραμμές
αΜ: μερική προστασία για υψηλά ρεύματα για κινητήρες.
Οι ασφάλειες γραμμών (gL) πρέπει να εξασφαλίζουν προστασία των γραμμών τόσο σε υπερφόρτιση όσο και σε βραχυκυκλώματα. Αντιθέτως, οι ασφάλειες (αΜ) προστασίας κινητήρων πρέπει να λειτουργούν σε υψηλά ρεύματα βραχυκύκλωσης και να μη διακόπτουν τον κινητήρα κατά την εκκίνησή του, οπότε και απορροφά μεγαλύτερη ένταση ρεύματος από την ονομαστική του για σύντομο χρονικό διάστημα.
Στις συνήθης εσωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων, όπου τα αναμενόμενα ρεύματα σφάλματος δεν ξεπερνούν τα 50 (kA) χρησιμοποιούνται βιδωτές ασφάλειες τύπου D και D0. Όταν όμως πρόκειται για τη διακοπή μεγαλύτερων ρευμάτων σφάλματος (>50 kA) χρησιμοποιούνται μαχαιρωτές ασφάλειες τύπου ΝΗ. 
Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής/ρεύματος παρουσιάζουν πώς λειτουργούν οι ασφάλειες. Δηλώνουν τον πραγματικό χρόνο ως συνάρτηση του αναμενόμενου ρεύματος βραχυκυκλώματος, δηλαδή, του χρόνου διακοπής.
Οι χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής/ρεύματος που παρουσιάζονται στα διαγράμματα καταγράφηκαν σε θερμοκρασία 10°C και ισχύουν για φυσίγγια που δεν είναι φορτισμένα από πριν. Αφού οι αποκλίσεις που προκύπτουν από τις ανοχές που ορίζει ο κατασκευαστής είναι αναπόφευκτες, τα διαγράμματα δείχνουν τις μέσες χαρακτηριστικές καμπύλες χρόνου διακοπής/ρεύματος, η μέγιστη απόκλιση των οποίων μπορεί, σύμφωνα με τα σχετικά πρότυπα, να κυμαίνεται + ή - 1O% στον άξονα του ρεύματος (τα όρια χρόνου διακοπής/ρεύματος σύμφωνα με τα πρότυπα ΕΝ 60269/IEC 60269/ DIN VDE 0636). Οι ασφάλειες τήξης εκλέγονται σύμφωνα με τα εξής στοιχεία:
Ονομαστική τάση, Π.χ. 230/400V
Ονομαστική ισχύς διακοπής ή ρεύμα διακοπής (αυτό προσδιορίζει κυρίως τον τύπο της ασφάλειας). Υπάρχουν τύποι D, DO, ΝΗ με μέγιστα ρεύματα διακοπής 50 kA, 25 kA και 100 kA αντίστοιχα
χαρακτηριστικές χρόνου-ρεύματος. Αντί της χαρακτηριστικής ή μαζί με την χαρακτηριστική μπορεί να δίνονται και το "μικρό" και το "μεγάλο" ρεύμα δοκιμής. Ο χρόνος πού χρειάζεται μία ασφάλεια για να διακόψει την τροφοδοσία, εξαρτάται από το μέγεθος της υπερεντάσεως και από τον τύπο της ασφάλειας. Γενικά σε περίπτωση βραχυκυκλώματος η διακοπή γίνεται σε μερικά εκατοστά του δευτερολέπτου , ενώ σε περίπτωση υπερεντάσεως σε μερικά δευτερόλεπτα ή και λεπτά.

AMPERES INTERRUPTING RATING (AIR) — κατάσταση βραχυκυκλώματος
Οι ασφάλειες τήξεως για προστασία από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα, καθώς  και οι διακόπτες φωτοβολταϊκών δεν έχουν ιδιαίτερο πρόβλημα, εάν είναι σωστά υπολογισμένοι, για τάση ανοιχτού κυκλώματος και ρεύμα βραχυκύκλωσης, Δεδομένου ότι οι σειρές PV έχουν  εγγενείς περιορισμούς ως προς τα υψηλά ρεύματα βραχυκυκλώματος. Επίσης και στα καλώδια των PV δεν υπάρχει πρόβλημα ως προς την ροή των ρευμάτων βραχυκύκλωσης εάν είναι σωστά ταξινομημένα. Ένας γενικός τύπος για το ρεύμα των καλωδίων και υπερφόρτωσης,  είναι το 156% του συνεχόμενου φορτίου και 156% του συνολικού ρεύματος βραχυκύκλωσης.
Στα αυτόνομα συστήματα με τις μπαταρίες αποθήκευσης, ο όρος βραχυκυκλώματος είναι πολύ αυστηρός. Μπαταρία 220Ah, 6V, βαθιάς εκφόρτισης ή lead-acid μπαταρία μπορεί να παραγάγει  ρεύματα βραχυκυκλώματος πολύ υψηλά έως 8.000 amps για ένα ms και 6.000 amps για μερικά δευτερόλεπτα σε ένα άμεσο βραχυκύκλωμα. Τέτοια υψηλά ρεύματα μπορούν να παραγάγουν υπερβολικές θερμικές και μαγνητικές δυνάμεις που μπορούν να αναγκάσουν μια υποτιμημένη overcurrent ασφάλεια τήξεως να διαλυθεί. Δύο παραλληλισμένες μπαταρίες θα μπορούσαν να παραγάγουν σχεδόν διπλάσιες τιμές. Και οι μπαταρίες μεγαλύτερης χωρητικότητας θα ήταν σε θέση να δώσουν αναλογικά πιο μεγάλα ρεύματα σε  ένα βραχυκύκλωμα. Στα συστήματα με συνεχή τάση DC , ιδιαίτερα τα αυτόνομα συστήματα με τις μπαταρίες, η διακοπτική ικανότητα κάθε overcurrent συσκευής (ασφάλειας τήξεως) είναι σημαντική.
Για παροχή της  μέγιστης προστασίας  και απόδοσης  (πτώση χαμηλότερης τάσης) στα κυκλώματα κλάδων (ιδιαίτερα σε 12V, 24V συστήματα), το ampacity των αγωγών μπορεί να αυξηθεί, αλλά η εκτίμηση των overcurrent ασφαλειών τήξεως που προστατεύουν τις γραμμές καλωδίων πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερο σύμφωνα με τα ρεύματα φορτίων.  Ένας γενικός τύπος για το ρεύμα των καλωδίων και υπερφόρτωσης, προστασίας μπαταριών και inverter είναι το 100% του συνεχόμενου φορτίου και 125% των προσδοκώμενων συνεχών φορτίων [ 215-2 ].
Μια θρυαλλίδα (ασφάλεια τήξεως) περιορισμού ρεύματος  πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε κάθε αγείωτο αγωγό από την μπαταρία για να περιορίσει το ρεύμα σε περίπτωση βραχυκυκλώματος. Και να μειώσει τα ρεύματα βραχυκυκλώματος στα επίπεδα που είναι μέσα στις ικανότητες του υπόλοιπου εξοπλισμού [ 690-71(c) ]. Αυτές οι ασφάλειες  είναι διαθέσιμες με εκτιμήσεις UL 125 ..300, και 600V dc, ρεύματα 0,1 έως 600 amps, και ένα συνεχές AIR 20.000 amps. Είναι ταξινομημένοι ως RK5 ή RK1 ασφάλειες περιορισμού ρεύματος και πρέπει να τοποθετηθούν στο κατηγορία-R. Για μπαταρίες άνω των 1000Ah απαιτείτε ασφάλεια σε κάθε κλάδο μπαταριών.
Αυτόνομα ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ — INVERTERS
Στα αυτόνομα συστήματα, οι αναστροφείς χρησιμοποιούνται για να μετατρέψουν το dc σε AC από μια αποθήκη μπαταριών σε 230-volt AC 50Hz. Οι αγωγοί μεταξύ του αντιστροφέα και της μπαταρίας   πρέπει να έχουν την κατάλληλη ασφάλεια υπερφόρτωσης για την προστασία του αντιστροφέα [ 240, 690-8, 690-9 ]. Αυτοί οι αναστροφείς έχουν συχνά την ικανότητα μεγάλων στιγμιαίων ρευμάτων που είναι τέσσερις έως έξι φορές το κανονικό φορτίο. Παραδείγματος χάριν, ένας αναστροφέας 2.500-Watt μπορεί να απαιτήσει ισχύ 10.000VA για 5 δευτερόλεπτα όταν πρέπει να αρχίσει ένα φορτίο μηχανών.  Ο Nec (National Electrical Code),  απαιτεί το αμπεράζ  των αγωγών μεταξύ της μπαταρίας και του αναστροφέα για συνεχή παραγωγή 2.500-Watt του αναστροφέα να είναι, Παραδείγματος χάριν, σε ένα σύστημα 24V, 134 amps στο πλήρες φορτίο (αποδοτικότητα 85% σε 22V) και 420 amps για εκκίνηση κινητήρα. Το αμπεράζ  των αγωγών μεταξύ της μπαταρίας και του μετατροπέα πρέπει να είναι 125% 134 amps ή 167 amps. Άρα πρέπει να επιλεγεί ασφάλεια 160 A άνω των 5 δευτερολέπτων αΜ.
Για να ελαχιστοποιήσουν τις πτώσεις τάσης στους αγωγούς οι σχεδιαστές των συστημάτων dc αυξάνουν τις διατομές των αγωγών. Όταν οι τρέχων φέροντες αγωγοί είναι μεγαλύτερου μεγέθους, οι ασφάλειες πρέπει επίσης να είναι μεγαλύτερου μεγέθους αναλογικά [ 250-122 ].
Επιτρεπόμενη ένταση συνεχούς ροής για χάλκινους αγωγούς με μόνωση (για θερμοκρασία περιβάλλοντος 25°C και μέγιστη θερμοκρασία αγωγού 55°C).  Μονωμένοι αγωγοί που είναι τοποθετημένοι σε ορατή εγκατάσταση χωρίς σωλήνες, με απόσταση μεταξύ τους ίση ή μεγαλύτερη από τη διάμετρό τους.
Διατομή αγωγού (mm2) – Μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση σε (Α) στους 25°C. ( Στους 55°C συντελεστής 41%)
4φ = 45A - 18Α
6φ = 57A - 23Α
10φ =78A - 32Α
16φ = 104A - 43Α
25φ =137A - 56Α
35φ = 168A - 69Α
50φ = 210A - 86Α
70φ = 260A - 107Α
95φ = 310A - 127Α
120φ = 365A - 150Α
150φ = 415A - 170Α

Συσσωρευτές Μολύβδου, χημεία, φόρτιση, εκφόρτιση, συντήρηση και αποθήκευση.

χημεία των συσσωρευτών μολύβδου

Το θετικό ηλεκτρόδιο αποτελείται από διοξείδιο του μολύβδου (PbO₂), ενώ το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι μεταλλικός μόλυβδος Pb. Κατά την εκφόρτιση το διοξείδιο του μολύβδου στην άνοδο μεταπίπτει σε θειϊκό μόλυβδο, και ο μόλυβδος στην κάθοδο μεταπίπτει επίσης σε θειϊκό μόλυβδο.
Ο ηλεκτρολύτης είναι θειϊκό οξύ, σε μορφή ζελέ (gel), ή σε υδαρή μορφή. Κλειστού ή ανοιχτού τύπου.

Ονομαστική  χωρητικότητα και χωρητικότητα στην πράξη.
Η χωρητικότητα των συσσωρευτών μολύβδου βάση τεχνικών χαρακτηριστικών είναι  με 0,05C που σημαίνει ότι μία μπαταρία 7,5 Ah, μπορεί να εκφορτίζεται με 375 mA επί 20 ώρες. Ομως στην πράξη τους εκφορτίζουμε με πολύ μεγαλύτερα ρεύματα, με αντίστοιχη μείωση της χωρητικότητάς τους. Για παράδειγμα, ο συσσωρευτής με ονομαστική χωρητικότητα 7,5Αh, όταν εκφορτίζεται με 1C μπορεί να αποδώσει μόνο το 30% της ονομαστικής χωρητικότητας του, δηλαδή 2,2Αh.
Φόρτιση
Ο συσσωρευτής μολύβδου φορτίζεται με σταθερή τάση, με ειδικό φορτιστή, ή κατάλληλο πρόγραμμα σε  φορτιστή με πολλά στάδια. Το μέγιστο ρεύμα φόρτισης είναι 0,2C το maximum δηλαδή για την μπαταρία των 7,5 Ah δεν πρέπει να υπερβεί τα 1,5 Α. Θεωρείται φορτισμένος όταν η τάση του κάθε στοιχείου φτάσει τα 2,4 V, δηλαδή η μπαταρία με 6 στοιχεία να φτάσει τα 14,4 V.
Η φόρτιση αρχίζει με το μέγιστο επιτρεπτό ρεύμα, στην συνέχεια αυτό μειώνεται σταδιακά και στο τέλος καταλήγει σε πολύ μικρό ρεύμα (π.χ. 100 mA). Αν ο φορτιστής είναι "αυτόματος" η φόρτιση θα διακοπεί. Αν για κάποιο λόγο η τάση έχει πέσει κάτω από 1,75V ανά στοιχείο, η φόρτιση πρέπει να αρχίσει με πολύ μικρό ρεύμα 0,01C έως ότου φθάσει τα 1,75V και τότε μπορεί να συνεχίσει με τον κανονικό ρυθμό.
Η φόρτιση ενός αφόρτιστου συσσωρευτή χρειάζεται περίπου 16 ώρες αλλά μπορεί να συντομευτεί σε 8-10 ώρες  με φορτωτές πολλαπλών σταδίων.
Οι συσσωρευτές μολύβδου δεν πρέπει να υπερφορτίζονται. Αν συμβεί κάτι τέτοιο, ο υδατικός ηλεκτρολύτης εξατμίζεται και πρέπει να συμπληρωθεί με απεσταγμένο (ή απιονισμένο) νερό, ενώ αν είναι σφραγισμένος, αυξάνεται η πίεση και ανοίγει η βαλβίδα ανακούφισης για να φύγουν τα αέρια.
Οι κοινοί φορτιστές που φορτίζουν τις μπαταρίες μολύβδου των αυτοκινήτων 12V, 30-45Ah δεν μπορούν να ρυθμιστούν για να δώσουν ρεύμα μικρής έντασης, που χρειάζεται η συγκριτικά μικρή μπαταρία 12V, 7,5Ah που έχουν π.χ. τα UPS.

Όριο εκφόρτισης

Ο τελείως αφόρτιστος συσσωρευτής δείχνει τάση 1,75 V ανά στοιχείο, ή 10,5 V για τα 6 στοιχεία. Όμως δεν πρέπει να αφήσουμε την τάση να πέσει κάτω από 1 V (ανά στοιχείο) γιατί τότε κινδυνεύει να πάθει "θειϊκωση" και δεν θα μπορεί να ξαναφορτιστεί. Θειϊκωση είναι η περίπτωση όπου κρύσταλλοι θειϊκού μολύβδου επικάθονται στα ηλεκτρόδια, εμποδίζοντας την περαιτέρω επικοινωνία με το άμεσο περιβάλλον τους.
Ανθεκτικοί στην παρατεταμένη εκφόρτιση είναι μόνο οι συσσωρευτές με το χαρακτηριστικό "deep discharge".
Καθώς η μπαταρία μολύβδου εκφορτίζεται τα ηλεκτρόδια διογκώνονται. Ίσως να έχεις δει τις παλιές μπαταρίες των UPS  να έχουν φουσκώσει.
Συντήρηση  και  αποθήκευση
Στην αποθήκευση χάνει μόνο το 10% κάθε τρείς μήνες, άρα μετά από 6 μήνες θα έχει το 80% της ενέργειάς του, και μετά από 12 μήνες το 60 %.
Η καλύτερη συντήρηση είναι να τον φορτίζεις μετά από κάθε χρήση, και να τον αφήνεις πάντα σε πλήρη φόρτιση. Εάν έχει υγρό ηλεκτρολύτη και είναι ανοικτού τύπου, πρέπει να συμπληρώνεις την στάθμη με απεσταγμένο (ή απιονισμένο) νερό. Αν δεν τον χρησιμοποιείς καθόλου φόρτιζε τον δύο φορές τον χρόνο.
Αν βραχυκυκλώσουν οι πόλοι αυτής της μπαταρίας μπορεί να προκληθεί φωτιά
Η ζωή του κυμαίνεται από 200 έως 1300 κύκλους, και εξαρτάται από το ποσοστό εκφόρτισης που δέχεται σε κάθε κύκλο. Δεν εμφανίζει μνήμη, αλλά αν εκφορτιστεί τελείως χαλάει. Ο συσσωρευτής μολύβδου θεωρείται εκτός πρακτικής χρήσης όταν δεν μπορεί να ανακτήσει και να αποδώσει περισσότερο από το 50% της αρχικής χωρητικότητάς του.
Ο μόλυβδος είναι τοξικός, άρα οι συσσωρευτές που τον περιέχουν δεν πρέπει να πετιούνται στα σκουπίδια, αλλά να παραδίδονται στην ανακύκλωση.

Μπαταρίες ιόντων Λιθίου – φόρτιση εκφόρτιση και τύποι μπαταριών

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σήμερα σε ένα τεράστιο εύρος ηλεκτρικών συσκευών, από τα κινητά τηλέφωνα μέχρι τα υβριδικά οχήματα. Μπορούν να αποθηκεύουν μεγάλα ποσά ενέργειας ανά μονάδα βάρους (περιέχουν υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας). Έτσι παρατείνεται η διάρκεια ζωής της μπαταρίας, ενώ είναι πιο ελαφριά αφού το λίθιο είναι το πιο ελαφρύ μέταλλο.
Μπορείτε επίσης να επαναφορτίσετε την μπαταρία ιόντων λιθίου όποτε σας βολεύει χωρίς να χρειάζεται πλήρη φόρτιση ή πλήρη αποφόρτιση πράγμα το οποίο απαιτούν οι άλλες μπαταρίες για καλύτερη απόδοση. Για αυτό τον λόγο εξασφαλίζουν καλύτερη απόδοση στα οχήματα, μεγάλη αυτονομία σε σύγκριση με τις μπαταριές μόλυβδου και έχουν διπλάσια αυτονομία και πενταπλάσια διάρκεια ζωής.
Ο όρος «μπαταρία λιθίου» ή «συσσωρευτής λιθίου» αναφέρεται σε μια κατηγορία μπαταριών με διαφορετική σύνθεση, περιλαμβάνοντας πολλούς τύπους καθοδικών ηλεκτροδίων και ηλεκτρολυτών.
Οι μπαταρίες λιθίου Χωρίζονται σε:
1. Ιονικές μπαταρίες λίθιου (συμπεριλαμβανόμενες πολυμερείς μπαταρίες λίθιου)
Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως: φορητός υπολογιστής, κινητά τηλέφωνα, συσκευές MP3, συσκευές DVD, συστήματα πλοήγησης GPS, κάμερες, ηλεκτρικά εργαλεία
2. Μπαταρίες μετάλλων λίθιου (συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών κραμάτων λίθιου)
Μη επαναφορτιζόμενες/μίας χρήσης μπαταρίες που έχουν το μέταλλο λιθίου, οι οποίες χρησιμοποιούνται γενικά σε μικρές, φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως: ρολόγια, θερμόμετρα, υπολογιστές τσέπης, ηλεκτρονική κλειδαριά αυτοκινήτου, εφεδρικές μπαταρίες υπολογιστών ή επικοινωνιακού εξοπλισμού.
Το στοιχείο Λιθίου Ιόντων, έχει ένα θετικό ηλεκτρόδιο που περιέχει οξείδιο του λιθίου. Τα ιόντα του λιθίου μεταφέρονται κατά την φόρτιση ή την εκφόρτιση από το ένα στο άλλο ηλεκτρόδιο, μέσω ενός πορώδους διαχωριστικού φύλλου εμβαπτισμένου σε ηλεκτρολύτη.
Τα στοιχεία Li-Io έχουν ονομαστική τάση 3,7 V, και προσφέρονται σε ελάχιστα μεγέθη/χωρητικότητες (ποιό γνωστά τα 450mAh και 700mAh).
Τα Li-Io ήταν μία μεγάλη εξέλιξη στον χώρο των ηλεκτρικών στοιχείων, με το εξής μειονεκτήμα :
Δεν μπορούν να εκφορτιστούν με ρεύμα μεγαλύτερο από 2C.
Για ασφάλεια από υπερβολικό ρεύμα φόρτισης, ή εκφόρτισης, πρέπει να έχουν ενσωματωμένο ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα προστασίας. Χωρίς αυτό το κύκλωμα η χρήση τους εγκυμονεί κινδύνους έκρηξης. Το κύκλωμα αυτό ανοίγει όποτε η τιμή του ρεύματος ξεπεράσει το ασφαλές όριο, αλλά δεν επανέρχεται (δεν ξανακλείνει) μόνο του, παρά μόνο αν αποσυνδεθεί πρώτα η μπαταρία από την κατανάλωση, και συνδεθεί εκ νέου.
Η φόρτιση των Li-Io γίνεται με ειδικο φορτιστή ή ειδικό πρόγραμμα σε σύνθετο φορτιστή. Δεν κάνει να χρησιμοποιηθεί για την φόρτισή τους πρόγραμμα για Li-Po, γιατί το τελευταίο δίνει μεγαλύτερη τάση από την επιτρεπόμενη για τα Li-Io (ενώ επιτρέπεται το αντίστροφο).
Στοιχεία ΛΙΘΙΟΥ-ΙΟΝΤΩΝ-ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ (Li-Io-Po)
Σήμερα τα πλέον διαδεδομένα επαναφορτιζόμενα στοιχεία Λιθίου είναι τα επονομαζόμενα Λιθίου - Πολυμερούς. Αυτά στην πραγματικότητα είναι στοιχεία "Λιθίου Ιόντων Πολυμερούς", ή Li-Po.
Πληροφοριακά αναφέρουμε ότι υπάρχουν και αυθεντικά στοιχεία "Λιθίου Πολυμερούς" τα οποία όμως δεν μπορούν να αποδόσουν σε θερμοκρασίες κάτω από 60 βαθμούς κελσίου.
Το στοιχείο του Λιθίου Ιόντων Πολυμερούς, το πορώδες διαχωριστικό φύλλο έχει αντικατασταθεί από ένα φύλλο συμπαγούς πολυμερούς υλικού, που ναι μεν είναι μη αγώγιμο στον ηλεκτρισμό, αλλά επιτρέπει να περάσουν τα ιόντα.
Τα ηλεκτρόδιά τους είναι Λίθιο στην κάθοδο, και Γραφίτης (άνθρακας) στην άνοδο. Τα στοιχεία Li-Po έχουν ονομαστική τάση 3,7V. Η πρακτική περιοχή τάσης είναι από 4,2 Volts όταν είναι φρεσκοφορτισμένα, έως 3 Volts όταν εκφορτιστούν. Η εξωτερική διαφορά από τα στοιχεία Li-Ion είναι ότι περικλείονται σε μαλακό περίβλημα που λέγεται "φάκελλος". Αυτό το γεγονός τα κάνει να είναι πολύ ελαφρυά συγκριτικά με όλα τα άλλα στοιχεία, και αποκλείει τον κίνδυνο έκρηξης, αφού δεν μπορεί να αναπτυχθεί μεγάλη πίεση στο εσωτερικό του στοιχείου, όχι όμως και τον κίνδυνο ανάφλεξης όπως θα δούμε στην συνέχεια. Η σχέση βάρους / χωρητικότητας και η ικανότητά τους να εκφορτίζονται με μεγάλες συγκριτικά εντάσεις,.
Προσοχή: Η εργασία για την σύνδεση μεμονομένων στοιχείων μεταξύ τους είτε σε σειρά, είτε παράλληλα, μέσω των γυμνών ακροδεκτών τους, εγκυμονεί κινδύνους βραχυκυκλώματος, που έχει σαν συνέπεια την ανάφλεξη του στοιχείου.
Φόρτιση
Οταν φεύγουν από το εργοστάσιο κατασκευής τους, οι Li-Po έχουν περίπου το 50% του φορτίου τους.
Τα στοιχεία Li-Io και Li-Po απαιτούν ειδικές παραμέτρους φόρτισης, που ΜΟΝΟ φορτιστές κατασκευασμένοι γι' αυτή την αποστολή (ή τα ειδικά προγράμματα Li-Io και Li-Po των σύνθετων φορτιστών) μπορούν να χρησιμοποιηθούν.
Η μέγιστη τάση φόρτισης ανά στοιχείο (σε σειρά) είναι 4,235V. Στην πράξη η τάση φόρτισης ορίζεται στα 4,2V ή στα 4,15V για περισσότερη ασφάλεια.
Αντίστοιχα, ο γενικός κανόνας ορίζει το μέγιστο ρεύμα φόρτισης στο 1C. Στο μέλλον αυτό σίγουρα θα βελτιωθεί. Αν οι τιμές της τάσης ή της έντασης κατά την φόρτιση είναι μεγαλύτερες από τις επιτρεπόμενες, υπάρχει κίνδυνος ανάφλεξης ενός ή περισσότερων στοιχείων. Η φλόγα που βγαίνει από ένα στοιχείο Li-Po θυμίζει βεγγαλικό και φθάνει τα 3-4 μέτρα.
Το ρεύμα φόρτισης αρχικά είναι 1C, αλλά μειώνεται βαθμηδόν καθώς η μπαταρία φορτίζεται, και όταν η τάση του στοιχείου φθάσει τα 4,2V, στο τέλος της φόρτισης η ένταση έχει πέσει στο 0,1-0,2C. Με αρχική ένταση το 1C η μπαταρία θα επανακτήσει το 90% της χωρητικότητάς της σε μία ώρα, ενώ το υπολοιπόμενο 10% απαιτεί 45-50 ακόμη λεπτά.
Φορτίζοντας με ρεύμα μεγαλύτερο από το επιτρεπόμενο, δεν θα κερδίσεις τόσο χρόνο που να αντισταθμίζει την αναμενόμενη μείωση της ζωής της μπαταρίας και της χωρητικότητά της, ή τον κίνδυνο ανάφλεξης των στοιχείων.
Η φόρτιση μπορεί να γίνει με τα στοιχεία σε σειρά ή παράλληλα, ή και σε συνδυασμό των δύο. Σε κάθε περίπτωση τα στοιχεία πρέπει να είναι ακριβώς τα ίδια, και δεν εννοούμε το τι γράφει η ετικέττα, αλλά το να συμπεριφέρονται ακριβώς όμοια μεταξύ τους, πράγμα όχι τόσο εύκολο στην πράξη.. Επειδή λοιπόν δεν μπορείς να είσαι σίγουρος ότι στην πράξη τα στοιχεία είναι ακριβώς ίδια, μετά το τέλος της φόρτισης, έλεγξε την τάση κάθε ενός στοιχείου χωριστά. Αν υπάρχει στοιχείο που έχει διαφορά τάσης από τα άλλα μεγαλύτερη από 0,05V, φόρτισέ το ή εκφόρτισέ το - αντίστοιχα- μεμονωμένα, για να έρθει στο επίπεδο των άλλων.
Επιτρέπεται να φορτίσεις Li-Po σε φορτιστή/πρόγραμμα Li-Io, αρκεί να επιλέξεις τον σωστό αριθμό στοιχείων και τιμή ρεύματος το 1C. Δεν επιτρέπεται να φορτίσεις Li-Io σε πρόγραμμα LI-Po.
Μην αφήνεις μόνες τις μπαταρίες λιθίου σε φόρτιση. Να τις επιβλέπεις πολύ συχνά, και να τις αγγίζεις με το χέρι για να αισθανθείς την πιθανή αύξηση της θερμοκρασίας. Μη τις φορτίζεις μέσα στη συσκευή. Στο σπίτι, τοποθέτησε την μπαταρία που φορτίζει μακρυά από εύφλεκτα υγρά, ή εύφλεκτα αντικείμενα, σε χώρο άκαυστο, και καλύτερα απομόνωσέ την σε ένα χώρο που θα φτιάξεις περιμετρικά με τούβλα, ή μέσα μεταλλικό κουτί, ή μέσα σε γυάλινο δοχείο. Μη φορτίζεις μπαταρίες λιθίου μέσα στο αυτοκίνητο.
Εάν περάσει ο προβλεπόμενος χρόνος φόρτισης και δεν έχει φορτίσει πλήρως η μπαταρία, σταμάτα την φόρτιση και θεώρησε την μπαταρία αυτή "εκτός χρήσης". Επίσης η φόρτιση πρέπει να σταματήσει οπωσδήποτε αν σύμφωνα με την ένδειξη του φορτιστή, έχει περάσει από αυτόν χωρητικότητα μεγαλύτερη από το 1,05C της μπαταρίας. Δηλαδή για μία εκφόρτισμένη μπαταρία 700mAh δεν πρέπει να περάσει περισσότερο από 735mAh. Τέλος αν φουσκώσει σημαίνει ότι έχει υπερφορτιστεί και πρέπει να χαρακτηριστεί "εκτός χρήσης".
Επειδή η τάση φόρτισης είναι πολύ κρίσιμη, κυκλοφορούν ειδικά κυκλώματα ελέγχου τάσης (προστασίας από υπέρταση) που παρεμβάλλονται στο κύκλωμα φόρτισης, όταν δεν εμπιστεύονται τον φορτιστή.
Εκφόρτιση
Οι διάφορες μάρκες ορίζουν διαφορετικές τιμές κατώτατης ασφαλούς τάσης για κάθε στοιχείο. Η εταιρεία Kokam ορίζει ότι τάση ενός εκφορτισμένου στοιχείου Li-Po, δεν πρέπει να πέσει πιό κάτω από 3,0V σε ηρεμία, ή από 2,5 V υπό φορτίο. Αν η τάση πέσει σε χαμηλότερες τιμές από αυτές που ορίζει η εταιρεία του στοιχείου, το στοιχείο θα χαλάσει.
Ολα τα στοιχεία δεν είναι της ίδιας μάρκας, και πάλι από αυτά της ίδιας μάρκας δεν είναι όλα της ίδιας γενιάς, ή της ίδιας παρτίδας. Ετσι δεν μπορούμε να ορίσουμε εδώ το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης με ένα πολλαπλάσιο του C, όπως κάναμε για άλλα είδη στοιχείων. Η πρώτη γενιά Li-Po περιόριζε το ρεύμα εκφόρτισης στα 2-3C, και η δεύτερη γενιά στα 5-6C. Σήμερα υπάρχουν στοιχεία που επιτρέπουν εκφόρτιση με 8-20C, όχι βέβαια χωρίς μείωση της ωφέλιμης χωρητικότητάς τους, ή ακόμα και της ζωής τους. Οταν αγοράζεις μία νέα μπαταρία σημείωσε επάνω της με μαρκαδόρο το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης σύμφωνα με τις προδιαγραφές της.
Ο περιορισμός της έντασης εκφόρτισης ανά στοιχείο, μπορεί να ξεπεραστεί αν ενώσουμε δύο ή περισσότερα ίδια στοιχεία παράλληλα. Για παράδειγμα αν ένα στοιχείο μπορεί να εκφορτιστεί με ρεύμα 5Α,ενώνοντας δύο ίδια παράλληλα μπορούμε να πάρουμε ρεύμα 10Α, με τρία ίδια παράλληλα να πάρουμε ρεύμα 15Α,κ.ο.κ.
Όταν κάποια μπαταρία Li-Po εκφορτίζεται με ρεύμα πολύ μεγαλύτερο από ότι συνιστάται, για αρκετά λεπτά της ώρας η θερμοκρασία των στοιχείων θα ανέβει σε σημείο που μέσω μιάς  χημικής αντίδρασης θα αυξηθεί η εσωτερική αντίσταση των στοιχείων. Αν αυτό γίνει η ισχύς της μπαταρίας ελαττώνεται.
Αποθήκευση-Συντήρηση- Προφυλάξεις
Εχουν μικρό βαθμό εκφόρτισης στην αποθήκευση. Θεωρητικά αυτό σημαίνει ότι μπορείς να τις φορτίσεις σήμερα και να τις χρησιμοποιήσης  μετά από 6 μήνες. Ομως στην πράξη τα πράγματα είναι διαφορετικά.

Οι Li-Po δεν πρέπει να μένουν πλήρως φορτισμένες για περισσότερο από ένα μήνα. Εάν τις αποθηκεύσεις με πλήρη ενέργεια και για μεγάλο διάστημα, θα μειωθεί η δυνατότητα να ανακτούν όλη την ονομαστική χωρητικότητά τους. Παράλληλα, στην μακρόχρονη αποθήκευση πρέπει να ελέγχεις ότι η τάση τους δεν θα πέσει κάτω από τα 3,0V (ανά στοιχείο). Αν φοβάσαι ότι πλησιάζει η στιγμή που θα συμβεί κάτι τέτοιο, φόρτισέ τες στο 5-10%.
Μην τσακίσεις το στοιχείο. Ούτε να επιχειρήσεις να ανοίξεις το πλαστικό περίβλημά του.
Απόρριψε τα εκτός χρήσης στοιχεία σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Αν δεν υπάρχουν συγκεκριμένες άλλες οδηγίες, πρώτα εκφόρτισέ το, μετά άνοιξε τρύπες στο μαλα κό περίβλημά του, βύθισέ το σε αλατόνερο για δύο - τρείς ημέρες, και μετά πέταξέ το στα οικιακά σκουπίδια. Οι μπαταρίες Λιθίου θεωρούνται φιλικές στο περιβάλλον. Μην τρυπήσεις το περίβλημα όσο το στοιχείο έχει ακόμα ενέργεια. Μη τις πετάξεις στην φωτιά.
Αν ο υγρός ηλεκτρολύτης έρθει σε επαφή με το δέρμα ή τα μάτια, πρώτα ξέπλυνε την περιοχή με άφθονο νερό, και μετά πήγαινε στον γιατρό. Αν οι μπαταρίες χτυπηθούν με βίαιο τρόπο  άφησέ τες επί 30 λεπτά να διαπιστώσεις αν θα εκδηλώσουν αντίδραση ή όχι. Η φωτιά μπορεί να προέλθει από την επαφή του Λϊθιου με το οξυγόνο του αέρα. Μη προσπαθήσεις να φορτίσεις στοιχείο που δείχνει έστω και μικρή ζημιά . Αν στοιχείο φουσκώσει κατά την διάρκεια της φόρτισης, διάκοψε αμέσως την φόρτιση, και απομάκρυνέ το σε ασφαλές σημείο, γιατί μπορεί να αναφλεγεί μετά από αρκετή ώρα.
Μην κάνεις το λάθος να τις βάλεις για φόρτιση με αντίστροφη πολικότητα. Θερμοκρασία αποθήκευσης και χρήσης είναι 0-50 βαθμοί κελσίου. Η θερμοκρασία τους δεν πρέπει να υπερβεί τους 70 κατά την εκφόρτιση.
Οι μπαταρίες λιθίου δεν έχουν φαινόμενο μνήμης. Φαινόμενο μνήμης είχαν οι παλαιότερες τεχνολογίες. Τι είναι όμως αυτό το φαινόμενο; Οι συμπληρωματικές φορτίσεις, στις παλαιότερου τύπου μπαταρίες -π.χ. τις αφήναμε να εκφορτίσουν ως το 80% και μετά φορτίζαμε- είχαν κακή επίδραση πάνω τους. Η μπαταρία απο κάποιο σημείο και μετά, «θυμόταν» πως στο 80% πήγαινε για … γέμισμα και όταν κάποια στιγμή θέλαμε να εκφορτίσουμε περισσότερο, η μπαταρία «νόμιζε» πως δεν είχε άλλη ενέργεια μέσα! Έτσι το ιδανικό σε εκείνες τις μπαταρίες, ήταν να τις αφήνουμε να αδειάσουν εντελώς πριν τις βάλουμε πάλι στη φόρτιση. Στις λιθίου δεν υπάρχει κανένα όφελος, το αντίθετο μάλιστα.
Οι κατασκευαστές προτείνουν να κάνουμε βυθίσεις εκφόρτισης που και που
Ναι, το προτείνουν γιατί είναι σωστό. Η χημεία ιόντων λιθίου και πολυμερούς λιθίου, δεν έχει φαινόμενο μνήμης, έχει όμως… το κύκλωμα που τις ελέγχει! Το κύκλωμα που αναφέραμε παραπάνω, διαθέτει μια «βάση δεδομένων» οπου συλλέγει στατιστικά και μετρήσεις συνεχώς. Παρακολουθεί δηλαδή την απόδοση της μπαταρίας και υπολογίζει με μαθηματικούς τύπους το «πόση χωρητικότητα» έχουν τα κελιά που ελέγχει. Εαν λοιπόν χρησιμοποιούμε πάντα τη μπαταρία όπως πρέπει, δηλαδή με μικρές φορτίσεις, μη επιτρέποντας της να αδειάσει τελείως, το κύκλωμα αρχίζει να βγάζει σφάλματα στις στατιστικές του και να θεωρεί πως οι μπαταρίες διατηρούν μικρότερη ενέργεια απο όση πραγματικά μπορούν να χωρέσουν.
Εκεί ερχόμαστε εμείς για να βελτιώσουμε αυτές τις στατιστικές. Που και που, δηλαδή περίπου κάθε 30 κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης, πρέπει να αφήσουμε την μπαταρία να βυθιστεί στο 3% της χωρητικότητας της. Με αυτό τον τρόπο, το κύκλωμα καταγράφει στα δεδομένα του τις πραγματικές τιμές χωρητικότητας και έτσι η μπαταρία μας θα έχει μεγαλύτερο χρόνο ζωής.
Γιατί οι μπαταρίες λιθίου θεωρούνται ως επικίνδυνα αγαθά
Οι μπαταρίες λιθίου θεωρούνται ως επικίνδυνα αγαθά εξαιτίας του γεγονότος ότι μπορούν να υπερθερμανθούν και να αναφλεχθούν κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες.
Οι μπαταρίες λιθίου, ήρθαν να επιλύσουν προβλήματα των παλαιότερων τεχνολογιών, όπως το φαινόμενο μνήμης όμως παράλληλα πρόσθεσαν και νέα προβλήματα… Ας τα δούμε ενα-ενα:
Είναι επικίνδυνες
Ναι, οι μπαταρίες λιθίου είναι επικίνδυνες , όσο περίεργο και να σας φαίνεται. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό, είναι πως τα ενεργά χημικά συστατικά που τις απαρτίζουν, διαχωρίζονται απο κάποιο μονωτικό υλικό -εσωτερικά των κελιών της μπαταρίας- το οποίο εαν διαρραγεί και τα χημικά έρθουν απότομα σε επαφή, τότε η αντίδραση είναι βίαιη και παράγει μεγάλη ποσότητα αερίων και ανεβάζει πολύ υψηλή θερμοκρασία. Ο συνδιασμός αυτός είναι που τις κάνει επικίνδυνες γιατί η βίαιη εκτόνωση θα προκαλέσει έκρηξη.
Αυτό το πρόβλημα δεν υπήρχε σε καμία παλαιότερη τεχνολογία κατασκευής όπως οι Ni-Cd και η Ni-MH.
Γιατί όμως επιλέχθηκαν επικίνδυνες μπαταρίες και πώς πήραν έγκριση;
Επιλέχθηκαν γιατί ήταν η καλύτερη τεχνολογία με πολλά θετικά χαρακτηριστικά, όπως η δυνατότητα υψηλής παροχής ρεύματος (amperes), η απάλειψη του φαινομένου μνήμης και η μεγαλύτερη χωρητικότητα ενέργειας σε μικρότερο όγκο. Το πρόβλημα της επικινδυνότητας επιλύθηκε με ηλεκτρονικές μεθόδους.
Κάθε pack μπαταριών λιθίου, περιέχει εσωτερικά ενα ενεργό έξυπνο κύκλωμα ελέγχου της κατάστασης λειτουργίας των cells. Διαθέτει επεξεργαστή και μνήμη. Η μπαταρία του laptop σας είναι ενας μικρός υπολογιστής δηλαδή, ο οποίος και επικοινωνεί με τον υπολογιστή σας συνεχώς ωστε να του αναφέρει την κατάσταση της, πιθανές ανωμαλίες στη λειτουργία, την κατάσταση φόρτισης και όλα τα συναφή.
Σε οποιαδήποτε περίπτωση υπάρξει κάποια δυσλειτουργία, το κύκλωμα ελέγχου διακόπτει τη λειτουργία των κελιών ωστε να αποφευγθεί έκρηξη. Μάλιστα είναι τόσο «έξυπνο», ωστε αν κάποιος «βάλει χέρι» στο εσωτερικό του pack και διαταράξει τις ισσοροπίες -καταμετρημένες τάσεις και ρεύματα- το κύκλωμα «σκοτώνει» οριστικά το pack μπαταριών! Έτσι πήραν έγκριση αυτές οι μπαταρίες. Μέσω αυστηρού ελέγχου απο ηλεκτρονικό κύκλωμα.

Φόρτιση Συσσωρευτών Ni-Cd, NiMH

Πως φορτίζονται τα στοιχεία;

Για να φορτίσεις ένα συσσωρευτή πρέπει να τον συνδέσεις με μία ηλεκτρική πηγή για κάποια χρονική περίοδο. Ο θετικός πόλος της πηγής συνδέεται με τον θετικό πόλο της μπαταρίας και ο αρνητικός με τον αρνητικό, ώστε να περάσει ρεύμα αντίθετα απ' ότι στην φάση της εκφόρτισης - λειτουργίας.
Για να περάσει το ρεύμα πρέπει η τάση της πηγής να είναι λίγο μεγαλύτερη από την τάση της φορτιζόμενης μπαταρίας. Αλλιώς, είτε δεν θα ξεκινήσει η φόρτιση, είτε αυτή θα είναι ατελής. Δεδομένου ότι η τάση κάθε στοιχείου Ni-Cd ανέρχεται στα 1,6 V στο τέλος της φόρτισης, χρειάζεται μία πηγή με τουλάχιστον 1,1 Volt περισσότερο από το σύνολο της τάσης που θα φθάσει η φορτιζόμενη μπαταρία.
Παράδειγμα:

Παραλλαγές του τρόπου φόρτισης

Κατ' αρχή το ρεύμα της φόρτισης πρέπει να είναι DC (συνεχές). Δεν γίνεται φόρτιση με ρεύμα AC (εναλλασόμενο).
Υπάρχουν όμως πολλοί τρόποι για να φορτίσεις με συνεχές ρεύμα ένα συσσωρευτή.

Με σταθερή τάση - φθίνουσα ένταση
Είναι ο κλασσικός τρόπος για τους συσσωρευτές μολύβδου. Η φόρτιση αρχίζει με μεγάλη ένταση και στο τέλος καταλήγει σε πολύ μικρό ρεύμα και διακόπτεται αυτόματα.
Με σταθερή ένταση
Είναι ο κλασσικός τρόπος για τους συσσωρευτές Ni-Cd και NiMH. Η ένταση διατηρείται σταθερή σε όλη την διάρκεια της φόρτισης.
Με σταθερή τάση και ελεγχόμενη ως προς το μέγιστο ένταση
Είναι μία παραλλαγή της πρώτης περίπτωσης, και υιοθετείται για τη φόρτιση μπαταριών Λιθίου.
Με μεταβαλλόμενη τάση - μεταβαλλόμενη ένταση
Είναι ένας αποδοτικός τρόπος για να φορτιστούν γρήγορα μπαταρίες Ni-Cd. Στην αρχή που η μπαταρία είναι ξεφόρτιστη, η φόρτιση ξεκινάει με μεγάλη ένταση, και σταδιακά στο τέλος καταλήγει να την φορτίζει με μικρή ένταση.
Με σταθερή ένταση σε δόσεις
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για να συντηρούμε το φορτίο μιάς ήδη φορτισμένης μπαταρίας (trickle charging).
Με παλμούς
Είναι μία παραλλαγή της μεθόδου με σταθερή ένταση. Σ΄αυτή το ρεύμα περνάει με παλμούς, δηλαδή σαν να ανοιγοκλείνει ένας διακόπτης on-off πολύ γρήγορα.

Οι παράγοντες "ένταση" και "χρόνος"

Οι δύο βασικοί παράγοντες της φόρτισης είναι η ένταση του ρεύματος και ο χρόνος. Ενας συσσωρευτής μπορεί θεωρητικά να φορτιστεί αργά με μικρή ένταση, ή γρήγορα με μεγάλη ένταση. Στην συνέχεια θα δούμε τους τρείς γνωστούς συνδυασμούς: την κλασσική φόρτιση, την γρήγορη φόρτιση και την ταχεία ή υπερταχεία φόρτιση. ΠΡΟΣΟΧΗ: Η γρήγορη και ταχεία/υπερταχεία φόρτιση δεν είναι κατάλληλες για όλους τους τύπους των συσσωρευτών, ή για κάθε μέγεθος μπαταρίας, ή για κάθε φορά που γίνεται σ' αυτά φόρτιση, ή με φορτιστή που δεν είναι κατάλληλος γι' αυτή την φόρτιση.

Η "κλασσική" φόρτιση (C/10 rate charge)

Γίνεται με ένταση ίση με το ένα δέκατο της ονομαστικής τιμής της χωρητικότητας "C". Δηλαδή την μπαταρία των 500 mAh την φορτίζουμε με ένταση 50 mA, την μπαταρία των 800 mAh με ένταση 80 mA κ.ο.κ. Τις περισσότερες φορές το ρεύμα της κλασσικής φόρτισης θα το δείς γραμμένο ως C/10 ή 0,1C.
Οταν η μπαταρία είναι εντελώς αφόρτιστη, ο χρόνος για την κλασσική φόρτιση είναι 14-16 ώρες. Επειδή συνήθως βάζουμε να φορτίσουν το βράδυ, την λέμε και "ολονύκτια" φόρτιση.
Αλλά γιατί θέλει 14-16 ώρες; Αφού την φορτίζουμε με C/10 κανονικά σε 10 ώρες θα πρέπει να έχει ολοκληρωθεί η επανάκτηση της χωρητικότητάς της (10Χ10=100). Από την ενέργεια που παρέχει ο φορτιστής μόνο το 60% μένει στον συσσωρευτή. Το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμότητα και χάνεται. Γι' αυτό είναι αναγκαία η επιμήκυνση του χρόνου φόρτισης κατά 40-60%.
Η "γρήγορη" φόρτιση (Quick charge)
Γρήγορη καλείται η φόρτιση με ρεύμα διπλάσιο (C/5) έως και πενταπλάσιο (C/2), του ρεύματος της κλασσικής φόρτισης. Οι συσσωρευτές Ni-Cd και Ni-MH μπορούν να δεχθούν γρήγορη φόρτιση με την προϋπόθεση ότι θα τηρηθούν οι αναλογούντες χρόνοι. Δηλαδή ένα συσσωρευτή 500 mAh μπορούμε να τον φορτίσουμε με ρεύμα 100 - 250 mA αλλά πάντα μειώνοντας αναλογικά τον χρόνο.
Αντίστοιχα: για φόρτιση με ένταση 170 mA (δηλαδή με C/3) ο χρόνος θα είναι 4,7 ώρες (αν στην αρχή είναι τελείως αφόρτιστος), για φόρτιση με ένταση 250mA (δηλαδή με C/2) ο χρόνος θα είναι 2,8 ώρες (αν στην αρχή είναι τελείως αφόρτιστος). Οι ανωτέρω χρόνοι πρέπει να μειωθούν αναλογικά, αν ο συσσωρευτής την στιγμή που αρχίζει "γρήγορη φόρτιση" έχει ήδη ένα ποσοστό της ενέργειάς του (δεν είναι τελείως ξεφόρτιστος).
Οι χρόνοι της γρήγορης φόρτισης δεν πρέπει να παρατείνονται. Υπάρχει κίνδυνος ατυχήματος, εκτός βέβαια από την ταχύτατη καταστροφή των στοιχείων.
Στην γρήγορη φόρτιση δεν υπάρχει άλλη μέθοδος για αυτόματη διακοπή της πλην της παρεμβολής χρονοδιακόπτη. Δεν λειτουργούν τα peak detectors.
Η "ταχεία" ή "υπερταχεία" φόρτιση (Fast charge)
Ταχεία φόρτιση (λέγεται και υπερταχεία) είναι κάθε ρυθμός που φορτίζει την μπαταρία σε μία ώρα ή συντομώτερα. Αυτό επιτυγχάνεται με εντάσεις από C έως 3C, δηλαδή από 10 έως 30 φορές μεγαλύτερες από ότι στην κλασσική φόρτιση.
Για να αντέξει ένας συσσωρευτής την υπερταχεία φόρτιση πρέπει να είναι κατασκευασμένος ειδικά γι' αυτή την μεταχείρηση και να φέρει την ανάλογη ένδειξη.
Η υπερταχεία φόρτιση επιτρέπεται μόνο αν ο φορτιστής έχει την δυνατότητα να ανιχνεύσει το τέλος της και να την τερματίσει αυτόματα.
Ο κυριώτερος τρόπος τερματισμού της φόρτισης είναι η ανίχνευση της μεταβολής της τάσης της μπαταρίας. Καθώς η μπαταρία φθάνει στο τέλος της φόρτισής της η τάση κάθε στοιχείου αυξάνει λίγο, και μετά από λίγο μειώνεται. Στο γράφημα φαίνεται σαν το επάνω μέρος του γράμματος "Δ" γι' αυτό και λέγεται "κορυφή Δ" (delta peak) Ο κατάλληλος φορτιστής έχει ανιχνευτή της "κορυφής Δ" (delta peak detector) και την στιγμή που μειώνεται η τάση (μετά την προηγηθείσα άνοδο) διακόπτει την φόρτιση.
Ο δεύτερος επικουρικός τρόπος διακοπής της ταχείας φόρτισης είναι η ανίχνευση της ανόδου της θερμοκρασίας της μπαταρίας με ένα αισθητήρα που έρχεται σε επαφή με ένα στοιχείο (μπαίνει σε μιά τρύπα του μονωτικού περιβλήματος της μπαταρίας). Την στιγμή που φθάνει η τάση στην κορυφή Δ, η μπαταρία έχει ήδη φορτιστεί. Κάθε επι πλέον παροχή ενέργειας σ' αυτή θα μετατραπεί σε θερμότητα. Η αύξηση της θερμοκρασίας αρχίζει από το κέντρο του στοιχείου, δηλαδή όταν θα γίνει αισθητή η αύξηση στο περίβλημά του, θα έχει ήδη περάσει κρίσιμος χρόνος, αλλά "κάλλιο αργά παρά ποτέ".
Ο τρίτος, επίσης επικουρικός, τρόπος διακοπής της φόρτισης (δεν αφορά μόνο την ταχεία φόρτιση) είναι ένας χρονοδιακόπτης, εξωτερικός ή σε κύκλωμα του φορτιστή. Αν ξέρεις πόσο χρόνο χρειάζεται για να φορτίσει η μπαταρία σου, ρυθμίζεις αντίστοιχα και τον χρονοδιακόπτη. Αυτό δεν είναι εφικτό αν η μπαταρία ξεκινάει την ταχεία φόρτιση με μέρος του φορτίου της, γιατί ποτέ δεν θα ξέρεις πόσο είναι αυτό για να προγραμματίσεις και τον χρονοδιακόπτη. Ομως ρύθμισε τον χρονοδιακόπτη με διάρκεια λίγα λεπτά περισσότερο από την αναμενόμενη λήξη της φόρτισης, ώστε αν οι άλλοι δύο ανιχνευτές αστοχήσουν η φόρτιση να σταματήσει τουλάχιστον με αυτόν τον τρόπο.
Σε καμμία περίπτωση δεν πρέπει να συνεχιστεί η φόρτιση πέρα από τα ενδεικτικά σημεία, (μεταβολή της τάσης ή αύξηση θερμοκρασίας ή χρόνος όποιο από τα τρία επέλθει συντομώτερα) γιατί υπάρχει κίνδυνος ατυχήματος.
Τι να προσέξεις:
Πριν αρχίσει η ταχεία φόρτιση ο συσσωρευτής πρέπει να είναι ξεφόρτιστος, και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.

• Στην διάρκεια της ταχείας φόρτισης ο συσσωρευτής πρέπει να αερίζεται στο περιβάλλον, όχι σε κλειστό χώρο ο οποίος δεν αερίζεται.
• Να επιτηρείς την πορεία της φόρτισης ακουμπώντας συχνά το χέρι σου στην μπαταρία για να αισθανθείς την αλλαγή της θερμοκρασίας της. Αν δεν μπορείς να πιστοποιήσεις κάποια αλλαγή της θερμοκρασία τους η φόρτιση δεν έχει τελειώσει. Οταν οι μπαταρίες είναι χλιαρές στην αφή η φόρτιση έχει τελειώσει. Αν είναι τόσο θερμές που να ενοχλεί την αφή, έχουν υπερφορτιστεί.

Οι μεταβολές της τάσης, της θερμοκρασίας και της πίεσης σε ένα στοιχείο Ni-Cd συναρτήσει του χρόνου φόρτισης. Πρώτα αρχίζει να αυξάνει η πίεση, μετά η θερμοκρασία και πολύ μετά ολοκληρώνεται η αυξομείωση της τάσης ώστε να κόψει ο φορτιστής. Επαναλαμβάνουμε ότι η φόρτιση έχει ολοκληρωθεί πριν αρχίσει η μεταβολή Δ.

Μπαταρίες ηλεκτροκινητήρων μοντελισμού

Η "υπερταχεία φόρτιση" είναι κανόνας για τους συσσωρευτές τροφοδοσίας ηλεκτροκινητήρων. Με το κατάλληλο ρεύμα μπορείς να τους φορτίσεις σε 20-60 λεπτά, σαν να ξαναγεμίζεις την δεξαμενή με καύσιμο για την επόμενη πτήση.
Οι μπαταρίες που προορίζονται για τροφοδοσία ηλεκτροκινητήρων (άρα για ταχεία εκφόρτιση) όχι μόνο είναι κατάλληλες και για υπερταχεία φόρτιση, αλλά και αποδίδουν πολύ καλύτερα αν ταχυφορτίζονται.
Ο συνδυασμός του αριθμού των στοιχείων τους, και της μεγάλης έντασης δίνει σαφή ένδειξη στον ειδικό φορτωτή για τον αυτόματο τερματισμό της φόρτισης. Παρ' όλα αυτά εσύ πρέπει να παρακολουθείς και την αύξηση της θερμοκρασίας τους με την αφή.
Τους ταχυφόρτιστους συσσωρευτές μετά από 6-7 ταχείες φορτίσεις, πρέπει να τους φορτίζεις μία φορά με κλασσική φόρτιση (ρεύμα C/10) για να ισορροπήσουν τα στοιχεία.
Πότε μπορεί να αστοχήσει ο ανιχνευτής της "κορυφής" και να μην σταματήσει την φόρτιση;

• Οταν η φόρτιση γίνεται με μικρότερη ένταση από C. Η μεταβολή της τάσης είναι τόσο μικρή που δεν γίνεται αισθητή από τον φορτιστή.

όταν το στοιχείο φορτίζεται με 1C εμφανίζεται καμπύλη Δ. Οσο χαμηλότερο είναι το ρεύμα φόρτισης, τόσο πιό μικρή είναι η μεταβολή της τάσης V και ο φορτιστής δεν μπορεί να την αναγνωρίσει

• Οταν τα στοιχεία της μπαταρίας δεν είναι ισορροπημένα. Την στιγμή που στα πιό φορτισμένα στοιχεία η τάση θα μειώνεται στα άλλα η τάση θα αυξάνει, και το αλγεβρικό τους άθροισμα θα είναι μηδέν, ή πολύ μικρό για να γίνει αισθητό.
• Οταν στο κύκλωμα παρεμβάλλεται μία δίοδος. Η αντίσταση αυξάνει και η τάση που διαβάζει ο ανιχνευτής είναι μικρότερη από την ευαισθησία του.
• Οταν τα στοιχεία της μπαταρίας είναι λιγότερα από 8. Το άθροισμα της μεταβολής των τάσεων είναι μικρότερο από την ευαισθησία του ανιχνευτή.
• Οταν οι μπαταρίες είναι Ni-MH και το πρόγραμμα της φόρτισης είναι για Ni-Cd. Οι Ni-MH δεν δίνουν κορυφή "Δ" στο τέλος της φόρτισής τους όπως οι Ni-Cd. Η μεταβολή της τάσης στο τέλος της φόρτισης είναι μικρότερη και χρειάζεται ένας σύνθετος αλγόριθμος για να αντιληφθεί ο φορτωτής την κορυφή του τέλους της φόρτισης. Αν φορτίσεις Ni-MH με φορτωτή για Ni-Cd το πιό πιθανό είναι να μην αντιληφθεί το τέλος της φόρτισης και να συνεχίσει υπερφορτίζοντας δραματικά τα στοιχεία και μειώνοντας την ζωή τους (αν και υπάρχουν εξαιρέσεις)

Πότε μπορεί να κόψει νωρίτερα ο ανιχνευτής της "κορυφής";

• Οταν οι μπαταρία έχει μεγάλη εσωτερική αντίσταση (εν γένει δεν είναι κατάλληλη για ταχυφόρτιση) ή είναι παλιά, ή έχει "μνήμη", δηλαδή έχει αυξηθεί η εσωτερική της αντίσταση με τον χρόνο. Η φόρτιση ολοκληρώνεται νωρίτερα στα εξωτερικά σημεία των στοιχείων, ανεβαίνει η τάση και ο ανιχνευτής διαβάζει ότι "φόρτισε".
• Επίσης μπορεί να κόψει πρόωρα σε διάφορες μπαταρίες του τύπου Ni-MH, λόγω της ευαισθησίας στην αύξηση της τάσης τους, οπότε επιλέγεται πρόγραμμα με καθυστέρηση στην ενεργοποίηση του ανιχνευτή "κορυφής". Σ' αυτή την περίπτωση αν κατά λάθος βάλεις να φορτίσει μία ήδη φορτισμένη μπαταρία Ni-MH ή Ni-Cd, αυτή θα υπερφορτιστεί αφού ο ανιχνευτής θα αργήσει να ενεργοποιηθεί.

Πότε μπορεί να αστοχήσει ο ανιχνευτής θερμοκρασίας και να μην σταματήσει έγκαιρα την φόρτιση;

• Οταν τα στοιχεία μπαίνουν σε φόρτιση ενώ είναι ήδη φορτισμένα
• Οταν το περίβλημα της μπαταρίας ή των στοιχείων είναι παχύ και αργεί η διάχυση της θερμότητας προς τα έξω

Πότε μπορεί να κόψει νωρίτερα ο ανιχνευτής θερμοκρασίας;

• Οταν η μπαταρία με τον αισθητήρα είναι εκτεθειμένη απ' ευθείας στον ήλιο
• Οταν τα στοιχεία είναι ήδη ζεστά
• Αν βάλεις την μπαταρία ζεστή μετά από ταχεία αποφόρτιση, σε φόρτιση. Η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στο εσωτερικό των στοιχείων από την γρήγορη εκφόρτιση, θα γίνει αισθητή στην επιφάνειά τους μετά από 10 λεπτά.

Η διατήρηση του φορτίου (Trickle charge)

οι καλοί φορτιστές  όταν ολοκλήρωσουν την κανονική φόρτιση, αλλάζουν τον  ρυθμό φόρτισης  και συνεχίζουν να παρέχουν στην μπαταρία χαμηλό συνεχές ρεύμα C/100-C/50 (δηλαδή για μία μπαταρία 500 mAh ρεύμα 5-10 mA). Στόχος αυτής της χαμηλής φόρτισης είναι η αντιστάθμιση του ρυθμού αποφόρτισης κατά την αποθήκευση, ώστε οι μπαταρίες να βρίσκονται πάντα φορτισμένες, έτοιμες για χρήση. Αυτό δεν επιβαρύνει την ζωή της μπαταρίας αν γίνεται για μικρό διάστημα π.χ. για μερικές ημέρες μία φορά τον μήνα. Ομως μακρόχρονη παραμονή στο ρεύμα συντήρησης, επιβαρύνει την ζωή της μπαταρίας. Επίσης να θυμάσαι ότι μετά μία παραμονή των μπαταριών στο trickle, η πρακτική χωρητικότητά τους είναι μειωμένη.

Εναλλακτικές μέδοθοι διατήρησης του φορτίου

Υπάρχουν εναλλακτικά οι εξής μέθοδοι για να διατηρηθεί μία φορτισμένη μπαταρία με πλήρη χωρητικότητα στην αποθήκευση.

• Να της δίνουμε κανονικό ρεύμα C/10 "σε μικρές δόσεις". Για παράδειγμα η 500σάρα να δέχεται ρεύμα 50mA για 1 δευτερόλεπτο, να διακόπτεται για 9 δευτερόλεπτα, κ.ο.κ.
• Να αναπληρώνουμε την χαμένη ενέργεια μία φορά ημερησίως. Γι'αυτό αρκεί ο κανονικός φορτιστής, που θα ελέγχεται από ένα χρονοδιακόπτη ακριβείας, ώστε να ανοίγει για 15-30 λεπτά μία φορά κάθε ημέρα.

Επισημαίνουμε καμμία από τις προαναφερθείσες μεθόδους συντήρησης δεν μπορεί να φορτίσει μία αφόρτιστη μπαταρία όσο χρόνο και αν επιμείνουμε. Η αποστολή τους είναι μόνο να διατηρήσουν το φορτίο μιάς ήδη φορτισμένης μπαταρίας.

Πως γίνεται η πρώτη φόρτιση στην ζωή της μπαταρίας;

Μία καινούργια (αμεταχείριστη) μπαταρία Ni-Cd ή Ni-MH θέλει "στρώσιμο". Την πρώτη φορά την φορτίζουμε για 20-24 ώρες με ρεύμα C/10, την οποία ακολουθεί μία ήπια εκφόρτιση. Συνιστάται να γίνει και δεύτερος ή και τρίτος κύκλος (με C/10 για 14-16 ώρες). Αυτό ισχύει και για τα στοιχεία μικρής εσωτερικής αντίστασης που δέχονται ταχυφόρτιση και προορίζονται για την τροφοδοσία ηλεκτρικών μοτέρ. Η πρώτη φόρτιση πρέπει να γίνει με C/10 επί 24 ώρες.

Μπορεί να γίνει φόρτιση με ρεύμα μικρότερο του C/10 σε μία Ni-Cd ή Ni-MH;

Θεωρητικά μπορεί. Στην πράξη όμως δεν είμαστε σίγουροι ότι θα έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα. Και όταν δεν είμαστε σίγουροι ότι μία μέθοδος θα αποδίδει πάντα το 100% δεν την εμπιστευόμαστε. Αν η ένταση με την οποία φορτίζεται μία 500άρα είναι 45 mA αντί 50 mA, μπορούμε να αυξήσουμε αναλογικά τον χρόνο σε 16-18 ώρες και να την φορτίσουμε πλήρως.
Αν όμως η ένταση με την οποία φορτίζεται μία 500ρα είναι 20 mA όσο κι' αν αυξήσουμε την διάρκεια η μπαταρία δεν θα φορτιστεί επαρκώς.
Σε κάθε φόρτιση, το αρχικό 80% της χωρητικότητας ανακτάται σχετικά ευκολώτερα από το τελευταίο 20%. Καθώς προχωρεί η φόρτιση, μεγαλώνει και η αντίσταση της μπαταρίας. Το πολύ χαμηλό ρεύμα δεν μπορεί να υπερνικήσει αυτή την αντίσταση και στους θεωρητικούς χρόνους θα έχει επανακτήσει μόνο μέρος του φορτίου της. Οσο κι αν συνεχίσουμε την φόρτιση αυτή ο συσσωρευτής δεν θα φορτίζει άλλο, γι'αυτό σταματάμε στις 24 ώρες.
Για πρακτικούς λόγους μπορούμε να πούμε ότι η 500ρα που φορτίσαμε με 20 mA μπορεί να έχει πάρει το 80-90% του φορτίου της και να μας εξυπηρετήσει ανάλογα. Εντάσεις μικρότερες από το C/20 αφ'ενός είναι χρονοβόρες και αφ'ετέρου δεν φορτίζουν τελείως τον συσσωρευτή.

Πόσο χρόνο χρειάζεται να φορτίσει μία μπαταρία, αν δεν είναι τελείως ξεφόρτιστη;

Αν γνωρίζεις καλά την μπαταρία, και πόση ενέργεια έχει αναλωθεί, μπορείς να υπολογίσεις τις παραμέτρους του χρόνου και της έντασης για να επανακτηθεί η ενέργεια που λείπει. Με απλά λόγια αν η μπαταρία έχει εκφορτιστεί έως την μέση του φορτίου της, θα χρειαστεί τον μισό χρόνο για να φορτίσει τελείως.

Αυξάνει η θερμοκρασία των στοιχείων κατά την φόρτιση;

Στην διάρκεια της φόρτισης των Ni-Cd η χημική αντίδραση είνα ενδόθερμη, άρα η θερμοκρασία πέφτει. Η θερμοκρασία θα αρχίσει να αυξάνει μόνο όταν ολοκληρωθεί η φόρτιση και η προσφερόμενη ενέργεια μετατρέπεται όλη σε θερμότητα.

Επηρεάζει η θερμοκρασία την φόρτιση των Ni-Cd;

Αν φορτίζεις με C/10 (κλασσική φόρτιση) το εύρος της θερμοκρασίας περιβάλλοντος να είναι από 0^o έως 45^ο κελσίου Αν φορτίζεις με C/3 (γρήγορη φόρτιση) να είναι από 10^o έως 45^ο κελσίου Οι ιδανικές θερμοκρασίς για φόρτιση είναι μεταξύ 10^οC και 30^οC. Μη φορτίζεις κάτω από 0^οC. Ενα κρύο στοιχείο δεν μπορεί να πάρει την ίδια φόρτιση όπως ένα ζεστό στοιχείο. Δεν εννοούμε να καίει από την προηγηθείσα χρήση, αλλά ότι τον χειμώνα τα στοιχεία θα φορτίζονται λιγότερο απ' ότι το καλοκαίρι.