Alkaline batterijen laden


Fotografie » TechTalk » Batterijen » Primaire » Laden van alkalines

De scheikundige reakties die in batterijen gebeuren zijn omkeerbaar. Zelfs niet oplaadbare batterijen kunnen in theorie opnieuw opgeladen worden.

Zoals een televisieprogramma aangetoont heeft, is het mogelijk niet-oplaadbare batterijen opnieuw op te laden. Maar ze geven nauwelijks uitleg (verschil met echte oplaadbare batterijen, enz). Het is een show-programma, geen schooltelevisie, en dat mis ik bij televisie.

Alkaline-batterijen kunnen opnieuw opgeladen worden zolang ze niet te ver ontladen worden. Dit geldt in mindere of meerdere mate voor alle alkaline batterijen. Een batterij die te ver ontladen is zal je niet meer kunnen opladen.

Scheikundige reaktie (ontladen)

De reaktie die stroom levert is gebaseerd op het oxyderen van de zinkstaaf, en bij het oxyderen lost het zink in de oplossing op. Bij het opnieuw laden slaat het zinkmetaal her en der neer op wat er overblijft van de zinkstaaf en heeft de neiging van dendrieten te vormen (een soort stalagmieten die kortsluiting kunnen veroorzaken).

Aan de andere pool (koolstofstaaf) wordt waterstof (dat uit de ontlaadreaktie vrijkomt) opgevangen door mangaandioxide. Deze verbinding is zeer sterk en waterstof kan hier moeilijk opnieuw gebruikt worden bij een volgende cyclus.

Een kenmerk van alkaline batterijen (en ook saline batterijen) is dat de spanning constant vermindert bij het ontladen (een teken dat de batterijen niet echt efficiŽnt werken). Een nieuwe batterij heeft een spanning van 1.60V, half ontladen is de spanning gezakt tot 1.35V. Men kan dus heel goed de ladingstoestand van een alkaline batterij meten met een nauwkeurige voltmeter. NiMH batterijen hebben een spanning van 1.20V gedurende 80% van de ontlading.

Opladen

In principe kan een alkaline batterij dus niet meer opgeladen worden omdat de scheikundige stoffen in de oplossing verdwijnen. Maar in de praktijk is het wel mogelijk de batterij opnieuw (beperkt) op te laden als er aan bepaalde voorwaarden voldaan wordt:

Er bestaat een type laders voor deze batterijen die korte spanningspulsen door de batterij sturen, om de spanning weer op te krikken (niet echt om de battterij opnieuw op te laden). Het is beter te werken met een trage lader.

De batterij moet je in de lader steken van zodra die niet meer gebruikt wordt. Overladen is niet goed: 8 tot maximaal 24 uur laten opladen naargelang de geschatte overgebleven lading. Eigenlijk heb je constant een multimeter nodig om de laadtoestand van de cel te meten.

Dit systeem werkt maar een beperkt aantal keren, en gaandeweg verhoogt de inwendige weerstand van de batterij. Dit vormt geen probleem voor relatief kleine gebruikers zoals LED-lamps, maar wel voor zware gebruikers zoals digitale fototoestellen en flitsers.

Naargelang het gebruik kan je de batterij tot 10 keer opladen en de capaciteit verminderd sterk bij iedere laadbeurt. Een meer realistische meting geeft 5 cycli (de batterij moet nog praktisch bruikbaar zijn). Het aangesloten apparaat vormt uiteindelijk de maatstaf om te bepalen of de batterij nog goed genoeg is.

Saline batterijen (de niet-alkaline batterijen) kunnen slechts heel beperkt terug opgeladen worden. Deze batterijen beginnen gegarandeerd te lekken. Het zijn batterijen die meestal in bulk verkocht worden aan een zeer scherpe prijs.

Van bepaalde merken kan je complete systemen verkrijgen die op dit principe gebaseerd zijn (een set "speciale batterijen" en een gewone lader (overstock) voorzien van een modern etiket). Het is echter goedkoper te werken met echte oplaadbare batterijen want de meegeleverde batterijen gaan niet speciaal lang mee.

Polariteitsomkering

Als de batterij zo sterk ontladen werd dat de polariteit omgekeerd werd, dan is de batterij zeker niet meer bruikbaar! Een polariteitsomkering kan ontstaan bij een keten met een groot aantal batterijen. De sterkste batterijen leveren nog stroom, terwijl de zwakkere batterijen volledig leeg zijn en "negatief opgeladen" worden (dus verder dan “leeg” getrokken worden). Het spreekt vanzelf dat deze zwakkere batterijen niet geschikt meer zijn om opgeladen te worden.

De polariteitsomkering kan gebeuren als men bijvoorbeeld 4 nieuwe cellen uit een nieuw gebruikt, samen met twee oudere cellen, of als men alkaline batterijen opnieuw opgeladen heeft: er kunnen grote capaciteitsverschillen ontstaan tussen de cellen die nieuw zijn en cellen die al een paar cycli achter de kiezen hebben.

Tegenwoordig wordt enkel de lader verkocht (zodat ze geen waarborg moeten geven op lekkende batterijen, zeker?) Deze laders worden gepromoot als de uitvinding van de eeuw die onze aarde zal redden van de vervuiling door zware metalen (terwijl er geen zware metalen in alkaline batterijen zitten).

Als je toevallig nog een trage lader hebt en een paar half-lege alkaline batterijen, dan kan je dit systeem toepassen. Een “speciale lader” kopen is echter weggegooid geld. Voor dezelfde prijs koop je een setje oplaadbare batterijen zonder ladingsverlies: deze behouden hun lading zoals niet-oplaadbare batterijen, kunnen een veel hogere stroom leveren en kunnen tot 1000 keer opnieuw geladen worden.

Alkaline batterijen kunnen heropgeladen worden (ik heb het vaak gedaan, vroeger zelfs met saline batterijen), maar het is eerder een curiositeit. Voor mijn huidige toepassingen (zware verbruikers zoals flitsers) is dit geen oplossing.

Lader voor alkaline batterijen

Ik heb verschillende systemen uitgetest. Ze kunnen allemaal alkaline batterijen min of meer opladen, maar enkel de toestellen die met een constante spanning (1.70V) en stroombeperking (50mA) werken zijn in de praktijk effektief en veilig.

Vraag aan een electronicus in je vriendenkring om zo'n schakeling te bouwen, de onderdelen kosten in totaal een paar euro.


Iedere batterij wordt via een weerstand van 10Ω aangesloten op de vaste voedingsspanning van 1.75V. De weerstand beperkt de stroom tot een veilige waarde. Iedere batterij moet zijn eigen weerstand hebben. Het is mogelijk een tiental batterijen simultaan op te laden (allemaal parallel aangesloten met een weerstand).

Het is aangeraden de spanning exact te trimmen op 1.75V: trimmer van 100Ω aansluiten tussen weerstand van 270Ω, ADJ ingang (loper) en de weerstand van 100Ω.

De spanningsregelaar stabiliseert de spanning op 1.75V en wordt gevoed uit 5V gelijkspanning (afkomstig van bijvoorbeeld een USB voeding). Een kleine koelplaat is nodig als er mťťr dan 4 cellen simultaan opgeladen worden. Het verbruik hangt af van het aantal cellen en hun ladingstoestand. Men moet rekenen op 500mA voor 10 half-lege cellen.

Het laden moet 24 tot meer dan 48 uur duren voor halflege cellen (ontladen tot 1.25V). De batterij wordt als geladen beschouwd als de spanning niet meer stijgt. De lader is volkomen veilig en de batterijen kunnen een week aangesloten blijven. Als de spanning echter niet meer boven de 1.5V komt na 24 uur, dan mag de batterij beschouwd worden als versleten.

Herladen van alkaline batterijen

Lithium niet oplaadbare batterijen
mogen niet opgeladen worden
(explosiegevaar)


Niet-oplaadbare batterijen hebben een bredere plus-pool, waardoor ze niet "passen" in de inkeping van de lader; dit wordt gedaan om het laden van alkaline batterijen tegen te gaan. Dit is echter de theorie. In de praktijk hebben oudere oplaadbare batterijen soms ook een bredere plus-pool en niet oplaadbare batterijen soms een smallere contact. Tja. Indien nodig kan je dus de plastieken behuizing wat breder maken aan de pluspool (rode gedeelte afvijlen).


Deze lader is niet echt geschikt als lader vanwege zijn hoge laadstroom (enkel in noodgeval gebruiken). Direkt uitschakelen als de batterijen warm worden!


Op verschillende fora krijg ik vragen over oplaadbare alkaline batterijen. Deze batterijen worden bijvoorbeeld in bepaalde meteo-stations gebruikt, die blijkbaar niet kunnen werken met normale NiMH batterijen (vanwege de spanning die te laag is). De batterijen worden overdag opgeladen door een klein zonnepaneeltje. De "oplaadbare alkaline batterijen AA 1.5V 4200mAh" worden ook los verkocht. Ik heb direct een set gekocht, niet specifiek om ze te gebruiken in een professionele toepassing en zelfs niet in mijn wekker (ik vertrouw de batterijen niet), maar om ze te testen. De test van deze oplaadbare alkaline batterijen staat hier.

Naast een lader heb je ook een nauwkeurige voltmeter om de toestand van een batterij te meten: een batterij mag niet meer verder gebruikt worden als zijn spanning onder de 1.25V gezakt is (als je de batterij opnieuw wilt laden).

Alkaline batterijen die niet gemaakt zijn om opnieuw opgeladen te worden hebben een slechte coulombische efficiŽntie: je moet de batterij met 1000mAh opladen om er 500mAh uit te halen.
Dit is een curve op een site van een electronicus-zelfbouwer die zijn eigen versie gemaakt heeft van een alkaline-lader. Deze lader werkt met naaldpulsen (vaak wordt er gemeld dat dergelijke laders efficiŽnter zouden zijn, maar het tegengestelde is waar).

In deze toepassing wordt de batterij gebruikt om een LED lamp te voeden. Dankzij de schakel-electronika kan de lamp blijven werken tot een spanning van 0.8V (een normale gloeilamp zou geelachtig oplichten met zo'n lage spanning).

Normaal gaat de batterij 10 uur mee. De batterij kan echter na 5 uur opnieuw opgeladen worden. Hier zijn 6 cycli mogelijk, maar de lamp wordt ook maar gebruikt gedurende 2 ŗ drie uur en wordt dan opnieuw opgeladen.

Het is zeer moeilijk te bepalen wanneer de batterij opnieuw opgeladen moet worden en er is geen garantie dat een opgeladen batterij effektief bruikbaar zal zijn.
Zelfs voor een ideale toepassing waarbij een duidelijke timing is (bijvoorbeeld een fietslamp die dagelijks 2 uur gebruikt moet worden en dan opgeladen kan worden) kies je beter voor een NiMH batterij.

Type batterijAutonomie tussen laadbeurtenLevensduur
Alkaline batterij5 dagen5 dagen
Alkaline opladenEerst 2 dagen en dan iedere dag opladenmaximaal 10 dagen
NiMH5 ŗ 10 dagen autonomie (naargelang capaciteit)Gaat minstens 5 jaar mee

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren