NiMH 배터리 살리기 - NiMH baeteoli salligi

에네루프나 에네루프 카피는 자가방전이 그나마 덜해 오랜시간 방치해다 사용 할수도 있고 다시 충전해도 문제가 생기는 경우가 덜 한데 수소 배타리는 자가 방전이 심해 한달이면 완전 방전 될 수도 있다

산요 2700 초기 모델은 불량으로 하루면 방전되 버렸다

구형 충전기는 배터리 상태를 확인하지 않고 무작정 충전 시켜 배터리를 죽일수도 있었는데 자연방전된 버터리를 살려주기고 했다.

요즘 충전기는 배터리 상태를 확인해서 에러로 충전을 거부해 충전이 쉽지 않다.

특히 오래된 배터리 일수록 충전 거부가 심해지는데 배타리 수명이 다해가니 자연 방전도 심해진다.

자연방전으로 전압이 0v 에 가까워 지면 충전이 안된다.

RC용 충전기가 있다면 강제로 밀어 넣기가 가능한데 깜냥이나 마하 충전기로는 불가능 하다.

이럴땐 건전지 4개 들어가는 제품에 건전지 2개는 반응없는 충전지, 2개는 충전된 것으로 해서 5-10분 물려두면 약간 죽은 배터리의 전압이 생기면서 충전이 가능해진다

소비전류가 낮은 제품으로 해야 충전된 건전지가 완전 소비되기전에 죽은 건전지의 잔압을 약간 올려 줄수 있다

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이번 실험은 저기 모니터랑 파워서플라이 사이에 낑겨있는 iCharger X6로 진행했다.

이번 실험 목표는 니켈수소배터리 충전속도, 방전중단전압, 싸이클수, 싸이클간격, 델타피크감도에 따른 변화를 관찰하는 것.

특히 말이 많았던 "싸이클을 돌리면 배터리 실용량이 높아진다."라던가, 

"니켈수소 배터리는 메모리효과때문에 완방완충이 원칙이다." 라는걸 직접 확인해보려고 한다.

이번 실험은 2019년 12월 17일부터, 2020년 2월 1일까지 틈틈히 진행되었다.

완방도 사실

1. 종지전압 (셀당0.9V) 까지의 방전이냐, 

2. 배터리 전체 출력이 1V미만이 될때까지 극단적인 방전이냐 

등, 의미가 엇갈릴 수 있기 때문에 

글에서는 이들에 대한 부가설명을 같이 언급하였다.

사용된 충전기인 iCharger X6는 충전/방전 곡선을 PC로 출력해주는 충방전기 찾다가, 알리에서 15만원 비싼가격 주고 산것인데

여러모로 가격 값 하는 만능툴이라고 생각한다.

개인적으로 한가지 아쉬운 점은 배터리와의 연결을 완전히 차단하지 않아서

충전이 끝나도 배터리가 여전히 꼽혀있으면 전력을 도로 뺏어간다. 

하지만 그 정도는 발란스짹 안꼽는 수소배터리 기준 480uA (24시간에 11.52mAh)로 미미하다.

배터리충전기에 여기까지 바라는건 너무 큰 바람일지도 모른다. 

적용된 충전기가 있긴 하나 싶기도 하다만

J.G.Works Ni-Mh 9.6V 1100mAh (1726, 773, 483)

진공제 싸구려 전동건을 사면 딸려오는 배터리.

2016년인가 2017년인가에 이전 회사에서 새거를 걍 갖다버리려고 하길래 3개 주워왔었다. 

이들은 각각 1726배터리, 773배터리, 483배터리라고 이름 붙여두었다.

(실험 전 만충 후 내부저항 측정치다.)

아마 1726배터리가 이전포스팅(https://blog.naver.com/bae3421_/221285626900) 에서 혹사당했던 배터리일것이다.

KYPOM Ni-Mh 8.4V 1100mAh (1100-1, 1100-2)

27,000원짜리 배터리인데, 이것도 예전 회사에서 주워왔다.

1100-1 배터리의 경우 정상적으로 살아있는 배터리였으며,

1100-2 배터리의 경우 완방되었으나 이번 실험 중 소생되었다.

실험당시 2개 있었고, 1개는 지금 나한테 없다.

이름은 각각 1100-1, 1100-2 배터리.

최근 A&K SR-25를 사면서 딸려온 배터리.

써있는 글귀라고는 Ni-Mh battery 2/3A 1200mAh 1.2V, MH29711, G4m20309-2196-e-16, 

그리고 진위여부를 확인할 수 없는 마크들이 전부다.

실험하면서 사용한 배터리 이름은 1200.

상태는 정상.

실험 결과

(클릭하여 원본사이즈로 볼 수 있다.)

1. 충전기에 설정해줄 방전중단전압은 셀당전압*셀수 값으로 설정해야 한다. (ex. 7S=6.3V, 8S=7.2V...)

 - N1~N11 에서, 방전중단전압을 0.8V, 0.9V로 설정했다가 1726배터리, 773배터리, 483배터리가 모두 죽어나갔다.

2. (전체출력전압 1V미만으로) 한번쯤 완방된 니켈수소 배터리는 델타피크감도 조절로써 살릴 수 있다.

 - N23 에서 완방되어 아예 충전이 안되는것을 확인한 1100-2 배터리는

   N24 에서 기존보다 델타피크값을 높이자, 0.9C에 5mV/3min에서 용량의 120% 이상이 충전되었으며,

   이후 기본셋팅인 0.45C에 3mV/3min으로도 표기된 용량의 90% 이상이 충전됨으로써 정상적으로 살아난것을 확인하였다.

3. (전체출력전압 1V미만으로) 수차례 완방된 니켈수소 배터리는 살릴 수 없다.

 - N1~N11 에서 수차례 전체출력전압 1V미만으로 완방시킨 1726배터리, 773배터리, 483배터리를 

   N12~N14, N34 에서, 뒤늦게 방전중단전압을 7.2V로 설정해 충전해보았으나,

   충전속도를 0.45C, 0.18C, 0.09C로 설정하고, 델타피크 감도를 10mV/5min까지 높여 사이클 돌려봐도 살릴 수 없었다.

4. 델타피크 감도는 3mV/3min가 적당하다. 

 - 특별한 경우가 아닌 경우, 5mV/3min 설정시 표기된 용량의 120% 이상 과충전된다. (iCharger X6에서는 안전을 위해 충전중단된다.)

 - 특별한 경우가 아닌 경우, 4mV/3min 설정시 표기된 용량의 120% 정도 충전된다.

 - 특별한 경우가 아닌 경우, 3mV/3min 설정시 표기된 용량의 90% 정도 충전된다.

5. 싸이클을 돌리면 배터리 용량이 미세하게 늘어난다. 하지만 그것도 수 회 까지만 이다.

 - N(16)에서 볼 수 있듯이, 0.5C 3mV에서 961mAh부터 시작한 충전용량이, 싸이클 6회째에서 985mAh까지 늘어났다.

   하지만 이후 싸이클을 돌리면 돌릴수록 오히려 실용량은 점점 줄어만 간다. (싸이클 수명 때문)

   그래프는 싸이클 70회 돌렸을 때 배터리의 충방전 용량 변화를 나타낸 것이다. (=N16 ~ N22)

   1100-1 배터리를 가지고 0.45C 3mV/3min에서 실험하였으며,

   파란선이 방전용량변화 그래프,

   빨간선이 충전용량변화 그래프이다.

   (파란선에서, 드문드문 팍 내려가 있는 부분은 각 10회 싸이클이 끝난 후 다음 명령까지 자연방전되서 그런것.)

   종지전압(셀당 0.9V)을 지키는 완방 완충 싸이클링은 일시적으로는 배터리 실용량을 높일 수 있으나 (되찾을 수 있으나),    

   지속될 경우 배터리의 싸이클 수명을 깎아먹는다.

   하지만 메모리이펙트가 강한 니켈카드뮴 배터리는 울며 겨자먹기로 완방완충을 하게 된다.

   반대로, 메모리이펙트가 없는 리튬계열 배터리는, 일부러 조금만 쓰고 조금만 충전하는 식으로 완방완충을 회피한다.

   예를들면, 전기차의 경우 싸이클 수명을 위해, 전체 용량의 20%~80%만을 쓴다고 한다.

   또한, 일부 노트북도 같은 이유로, 80% 이상 충전하지 않는 기능이 있다.

   들리는 말로는 하루에 한번만 충방전을 하라거나, 

   하루에 2~3회 이상 집중적으로 충방전할경우 0.5C가 아니라 0.1C로 싸이클 돌려야 한다는 말도 있는데

   글쎄, 잘 모르겠다.

6. 충전 속도가 0.5C보다 0.1C일 때 더 많이 충전된다.

 - 단, 배터리에 따라 그 차이는 미세할 수 있다.

   N25 vs N29 에서 볼 수 있듯이, 고작 수 mAh밖에 차이 안날 수도 있고

   N30 vs N31 에서 볼 수 있듯이, 10%씩 차이날 수 있다.

7. 메모리 이펙트는 잘 체감되지 않는다.

 - N35~N40 에서 볼 수 있듯이, 1100-2 배터리를 고의로 총 용량의 1/2인 500mAh까지만 충전하는 행위를  

   2회씩 3셋트 수행했으나, 유의미한 용량 변화는 보이지 않았다.

   (마찬가지로, N35 N37 N39의 1D(첫번째방전)값은 직전충전완료후 자연방전으로인해 제대로 표시되있지 않다.)

(사진 : N35~N40 크롭)

2020.12.24. 추가 (댓글내용)

메모리 이펙트가 의미가 없느냐, 사용후 매 충전을 하는것이 항상 옳느냐. 에 대해서는

제가 관련 실험을 깊게 돌려본건 아니기에 말씀드리기 어렵습니다.

대신, 당시 총 용량의 1/2만 충전하는 행위를 6회 했어도

이후 총 충전용량에 전혀 변화를 보이지 않았기 때문에

설령 좀 더 반복적으로 실험을 수행하여 메모리 이펙트가 발견되었다 하더라도

그 정도는 미미할것으로 예상되며

차라리 배터리 충방전 사이클 수명에 따른 용량 감소를 걱정하는게 우선이거나,

메모리 이펙트에 집착하는 사용자 본인의 인건비가 더 비싸지않을까 싶습니다.

어차피 배터리는 소모품입니다.

미세하게 빨리 소모되냐, 미세하게 덜 빨리 소모되냐 정도의 차이일 것 같습니다.

제 말이 틀렸을 수도 있으니 참고만 해주세요.