Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  N o.   3 ,  Septem be r   2020 , pp.  16 0 3 ~ 16 0 9   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 16 0 3 - 16 0 9           1603       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Decrysta llizati on with  hig h curre nt puls es  t echniqu e for  capacity  restor ation o f i ndustrial n ickel - cadm ium batte ry       M.   P.  M art in 1 ,  As mar as hid   Pon nir an 2 ,  R.  A.   R ah m an 3 ,   N.   S. M.  Ibr ahi m 4 , A. E ah am bram 5 ,    M.   H. Azi z 6 ,  A.   M. Y as sin 7   1, 2, 4   Facul ty   of El ec tr ic a l and Elec troni c   Engi n ee r i ng,   Univer si ti T un  Hus sein  Onn  Mala ysia ,   Ma la y sia   3   Facul ty   of  Me c hani c al   and  Man ufa ct ur ing, Univ ersit i   Tun  Hus se in  Onn Mal aysia,  Mal aysia   5,6,7   Rene wce ll ( M) Sdn.  Bhd. ,   B anda r  Buk it Ra j a ,   Mal aysia       Art ic le   In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   1 9 , 20 20   Re vised  A pr   5 ,  20 20   Accepte d  A pr   20 , 20 20       The   proc ess  of  cry stallizati on  o cc urre d  du e  to  t he  proc ess  of  c har ging  and   discha rging  dur i ng  the   usag e  of  the   Nick el - C ad mi um  (Ni - Cd)  b at t ery   where   cry stalline  form ed  on  the  surfac e  of  the  batter y   pla t e.   Thi s  si tuation  ca uses   the  im p eda n ce  o f  th e   Ni - Cd   ba tt e ry  in creased   and   con tri but e   to   th e  inc r em en t   of  th e  b atter y   t e mpe ra ture  and   b at t ery   im ped ance.  High   batter y   t em per at ure   will   c ause   the   per forma n ce   of   Ni - Cd  bat t ery   det er iora t es.   Th ere fore ,   th is   study  is  inve stig at ed  on   the  per f orma nc e  of  indu stria l  Ni - Cd   batt ery   during   the   pro ce ss   of   cr ystal liza ti on  and   de - cry st allizati o n  with  h igh  cur r ent   pu lses.   By  thi s  t ec hniq ue,   it   is  ca p abl e   to  bre ak  th e  fo rme d   cry stalline  to  re cover   bac k  the   ca p ac i ty  loss  and   enh anc ed   the  per fo rma nc e  of   Ni - C d  bat t ery .   The ref or e,  th e   st udy  resul ts  show n  th at  the  li fe   cy cl es   and   c apaci t y  of   the  Ni - Cd  batter y   inc r e ase d  up   to  41%   of  i ts  c apaci ty   aft er   th e  de - cry stal liza ti on   ta ke  p l a ce   by  injecting  high  cur re nt  pulses.   Conse quent ly ,   th e  li f e  span  of  the   Nicke l - C adm iu m  ba tt ery   enh an ce d,   and   th e  ba ttery  is r evi v ed.   Ke yw or d s :   Ca pacit y  lo ss   Current  pulse s   De - c rysta ll iz ation   Nickel - Ca dm i um   batte r y    High  batte ry tempe ratur e   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Asm a ras hid   Ponn i ran,   Faculty  of Elec tric al  an d El ect ronic E ng i neeri ng ,   Un i ver sit i   T un  Hu s sei n O nn  M al aysia,   86400 Pa rit R aj a, Joh or ,   M al aysia.   Emai l:  asmar @u t hm .e du.m y       1.   INTROD U CTION   In   recent  year s ,  high  needs  in   the  mainte nance  of   batte ries  is  emerg i ng   du e  to  the  en er gy  transiti on   from   veh ic le s   that  us e d  co mbusti on  a s  e ne rgy  t o  el ect rical   energ y  [ 1 - 5].  With   this   the   e missi on  of  gr e enho use   gases  is  re du c ed  as  it   becom e  majo r  c on ce r n  i ss ues  nowa days  [ 6 - 9].  Ba t te ry   is  a   te ch nolo gy  that  ca pa ble  to  trans form  che mica l  energ y  t o  el ect rical .  T he  e nerg y  st ored  in   the   batt ery  is  us ed   th rou gh  the  pro cess  o f   ox i dation - re du ct ion   w he re  th e  moveme nt  of   the  el ect ron  pro duced  a n  el e ct ro m otive  for ce  wh ic h  al so   known   as  volt age.   Ba tt eries  are  generall y  cl assifi e d  as   ei ther   pri mar y  or   seco ndar y.  Pr ima r y  batte ries  are   th e  typ e   that  ma y  only   use   one   ti me  bec ause   th e  a ct ive  mate rial s  are   us e d  up  wh e n  the   cel l  discha rg e s.   O nc e  th e   pr ima ry  ba tt ery   is  discha r ge d  c omplet el y,   it   is  discar ded.   M ea nwhile ,  t he  sec onda ry  batte ries  ma y  be  us e d  rep eat e dly  bec ause  t he  c hemi cal   reacti on  w hich   pro duces  el ect rical   energy  ca n  be  rev e rsed  by  rec hargin g  t he   batte ry.  Ni - Cd   batte ries  is  on e  of  the   sec ondary  batte ries  t hat  ha ve   u se d  in  massi ve  a pp li cat ion s  in  dif fer e nt   industrial   a rea   es pecial ly  i n  trans portat ion  and  UP S   due  to  t heir   hi gh  performa nce   a nd  a ble  t o  rec harg e   rap i dly   [10 ].   More over,  the  Ni - Cd  batte r y ha ve hig h  e nerg y de ns it y.    In  the   Ni - C d  c el l,  nickel   ox yhyd roxide   ( Ni OOH)  is  t he  c harge d  act ive   mate rial   in  t he  po sit ive   plate .   Durin g  disc harge,  the  c harge   nickel  hy droxi de  goes  to  a  lowe r  vale nce  sta te   by   acce pt ing   el ect rons  fro m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    16 0 3   –   16 0 9   1604   exter nal  ci rcu it   Ni - Cd  batte ry.   M ean w hile,  cadmiu m  (C d)   meta l  is  the  char ge  act ive  m a te rial   i n  the  ne gative   plate .  D ur i ng   discha rg e  it   is  ox i dize  to  cad mium  hydro xi de  an d  release   el ect ro n  t o  th e  exter nal  ci rcu it .  al s o  us e  a queo us  s olu ti on  of  pot assium  hydr oxide  as  t heir  el ect ro lyte.   T hes e  reacti ons  oc cur  in  t he  el ec troly te   wh ic h  act   as  medium  of   i on   trans fer   only,  therefo re  the re   is  no   sig nifica nt  cha nges  tha t  can  obse rv e  durin g  the ch a r ge or d isc harge c ycle.   Howe ver,  t he  performa nce   of  t he  Ni - C d  ba tt eries  de gr a de d  over   pe rio d  after  unde r go  chargin g  an d  discha rg i ng   process  du e  to  t he  f ormat ion   of   c ry sta ll ine  [ 11].   Cr ys ta ll iz at ion   is  an  el e ct ro c hemical   r eact ion  that  occ ur s   w he n  the   Ni - Cd   ba tt ery   in   disc ha rg e   sta te   that  bu il d  gra du al l y  on  the  batte r y  cel l  plate s  [ 12 - 13].  Durin g  the   dis chargin g  proce ss,  the  Nickel - Hydro xid e  i n  s ta te   of   li quid  is   trans f orm  i nto  so li d  c rysta ll i ne  a nd   forme d  on  t he   plate   s urface  of  t he  batte r y.  As  t he   f ormat ion  of  the   cr ys t al li ne  is  acc umulat ed,  the   siz e   of   the  su r face  a rea  of   the  plate   decr e ase  an d  the  i ntern al   im ped a nc e  of   t he  Ni - C d  batte r y  is  higher .  T hu s ,  the  batte ry   t emper at ur e   al so   i ncr ease d  [14].  T his  c onditi on   ca us e   the N i - Cd   batte r y  su f fer e d  from  capacit y  l os s  a s  the  li f e   exp ect a nc y  to  be  c orres ponding l y  r ed uce d  [ 15 - 17].   T he  f ormat io n  of   t he  cry sta ll ine  al s o  co ntribute   as  f act or  that ca us e  the  memor y  ef fect  in the  Ni - C d b at te ry  [1 8 - 19].    In  ord er   to  overc om e   this  issue,   the  pro cess  of   de - cr ys ta ll iz at ion   is   re qu i red.  T he re  a re  few   researc hes  have  been   c onduct ed  to  im prov e  the  perf orman ce  of   Ni - Cd  ba tt ery .  O ne  of   t he  wa ys   is  us i ng   t he   conve ntion al   way   w her e  a ddit ives  suc h  as   carbo n  po wd e r,   car bon  na no tub es ,  ti ta niu m   dioxide ,  glass   fibr e s ,   sil ic on   dioxi de ,  al um ini um   oxide  a nd   boric   aci d  [20 - 22]  i s  add e d.   Othe r   than  that,  the   app li cat ion   of  low  current  a nd  hi gh   c urre nt  pul ses  meth od   t o  resto re  the  ca pacit y  of  the  batte ri es  is  al so   possi ble  [ 23 ,  24] .   Howe ver,  thes e  methods  ha ve  ow n  merit s   and   deme rits  in  te rms  of  t he  ef fecti ven e ss  of   t he  te ch nique.   Ther e f or e,  i n  this  stu dy,  de - c ry sta ll iz at ion   with  te ch nique   of   high  cu rr e nt  pulse s  is  ch os e n  as  stu dy   fo c us  wh e re  the  inje ct ed   high  c urr ent  pulse s  f or c e  the  el ect rons   at   the  batte ry  plate   move  a nd   c hemical   re act ion  occurs.   T o  ge ne rate  high  c urr ent  pu lse s   duri ng  de - c rysta ll i zat ion ,   a  powe r  c onve rter   [ 25 ,  26]  is   c onsid ered  to   gen e rate  DC pulses as  the  ma in po wer su pply  from  t he  m ai n gr i d  in  A C  sta te .   Ther e  a re  tw o  typ es  of   c ry sta ll ine  wh ic h  a re   so ft  cr ys ta ll in e  and   hard  cr yst al li ne  No r ma ll y,   mo st  of   the  s of t  c rysta ll ine  able  to   break   do wn  int o  el ect r oly te   t hro ugh  norm al   proces s  of  di schargin g.  But ,  s of t - cry sta ll ine  that   un a ble  to   br ea k  du rin g  the  di schargin g  proc ess  will   form  ha rd - cr ys ta ll ine  on   t he  batte ry   plate   after  per io d  of   ti me.  The refore ,  high  c urre nt  pu lse s   are  require d  injec te d  t o  the  Ni - C d  ba tt ery   so  that  s ome   o f   the  hard  c rysta ll ine  in  s olid  sta te   is  able  t o  break   do wn  a nd   tran sf orm  int o  li qu i d  sta te   of  Nic kel - H ydr oxide.   Hen ce ,  the  ai m  of   t his  stu dy  is  to  obse rve  the  sign i ficant  paramet ers  of   the  Ni - C d  batte ry   s uc h  a s  batte ry  gro up  vo lt age ,   disc hargi ng  t ime  a nd  batte ry  ca pacit y  du rin g  befo re  a nd  a fter   de - c ry t al li zat ion   by   u sin g  te chn iq ue o f high cu rr e nt  pu ls es.   The   re main der  of  the   pap e r   is  orga nized   as   f ol lows .   A  br ie fly  te c hnic al   f ra mew ork   an d  e xp e rime ntal  blo c k  dia gr a m   descr i ption  is  discusse d  i n  Sect ion   2.   T he   resu lt s  a nd   a na lysis  are  deliberate d  in  Sec ti on   4.   Last ly,  Se ct i on 5  s ummari zes   al l t he  fin dings .       2.   DESCRIPTI ON OF  DE - C RYSTALL IZ TION  SYST EM   2.1.  B attery   R egener ator    Ba tt ery   reg e ne rator  is   us e d  to  help   the   batte ry  un dergo  c apacit y  rest or a ti on   (r e viv i ng  batte ry)  i n  order  to  im pro ve  the   pe rfo rm ance  of  the  de grade d  batte ries  and  exte nd  the  batte ry  li fe.  F or  Ni - Cd  batte r y,  de - cry sta ll iz at ion   process  is  one   of   t he  refurbi sh me nt  te ch ni qu e s  to  rev e rs e  the  cr ys ta ll iz at i on   of   t he  Ni - Cd  batte ry.  De - cr ys ta ll iz at ion   is   achie ve d  by  s end i ng  high   c urren t   pulse s   that  br e a k  do w n  t he  c r ys ta ll ine  la yer  forme d  by  a m orp hous  Nic ke l - H ydroxide .  T he  batte r y   r eg ener at or s   re sto re  th e  lo st  batte ry  ca pacit y  t hro ug h  caref ully   co ntr olled  cu rr e nt  pulse s.   T hese   c urren t   pulse s   s ent  by   t he  rect ifie r  c ontrolle r   is  s uffici ent   to  break   so ft - cr ys ta ll iz at ion   a nd  ha r d - cry sta ll iz at ion   of   Nick el - H yd roxide .   By   thi s,  the  ca pacit y  of  the  re gen e rated   batte ry   is  e nha nced,  a nd   t he  l ife  cycles  of   t he  batte ry   e xte nd.  Be sides ,  th e  process  of  th e  de - c r ys ta ll iz at ion   al so   can  ac hie ve  by  se nd i ng  low  f re qu e nc y  of   el ect rical   pulse s.  T his  res ult  the  capaci t y  of  the  reg e ne rated   batte ry an d  t he  li fe s pa n o f  th e b at te r y  is i nc reased .     2.2. Hi gh C ur rent P ulses   Durin g  t he  pro cess  of  de - cr yst al li zation ,  c ur ren t  pulse s  with  high - powe re d  is  a ppli ed  t o  the  Ni - C d  batte ry  to  b re ak  the   f ormed   cryst al li ne  accor ding  t o  the   feedbac k  of   the  batte r y.   H igh   batte r y  vo lt ag e   ind ic at es  high  internal  im pe da nce   wh ic h  in di cat e  the  cr ys ta ll ine  formati on   on  the   surf ace   of  the  plate   is  high.  Ther e f or e,   h ig h  c urre nt  pu lse s  in   ra nge  of  100  A  t o  3 00  A   is  require d.  H ow e ve r,   i f  t he  vo lt age   detect ion  i s   low,  the   w orki ng  pri nci ple  t hat  ap pl y  is  vi ce  ve rsa.   The   blo c k  diag ram   on  t he  work i ng  pri nci ple  of  high  current  pulse s i n de - c rysta ll ine the  Ni - Cd  b at te ry  is  sho wn in follo wing  Figure  1.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Decrystall izati on wi th  high c ur re nt pulses t echn i qu e  for  c apacity  resto rat ion   of in dustri al  …   ( M. P . M ar ti n )   1605   Ni - Cd   Ba t t e ry   P a c k Ba t t e ry   T e m p e ra t u re   S e n s o r Ce l l   V o l t a g e   S e n s o r V o l t a g e   S e n s o r Cu rre n t   S e n s o r T ra n s fo rm e r  T e m p e ra t u re   S e n s o r Co n t r o l l e r T h y ri s t o r  Co n t r o l T h y ri s t o r T ra n s fo rm e r  A C   S u p p l y F i l t e r  fo r  M a i n   S u p p l y P o w e r e d   b y   A C  S u p p l y P o w e r e d   b y   D C  S u p p l y     Figure  1: Bloc k diag ram o n work i ng  pr inci ple of t he  re vi ve d Ni - Cd  b at te ry sy ste m.        Fr om Fi gure  1,  the buc k - boost  tran sf ormer  is  supp li ed  w it h  3 - phase  AC po wer   sup ply  to   powe red   up  the  th yr ist or .  As  the   batte r y  is   co nn ect e d  to   the  s ys te m ,   the  relat e d  da ta   su ch   as  batte ry   c el l  te mp e ratur e ,   vo lt age   ac ro ss   the  re fer e nce   c el l,  trans forme r  te m per at ur e ,  batte ry  volt age   an d  batte r y  c urren t   is  se nd  to  th e   con t ro ll er  of   t he  syst em.  T he n,   the  t hyristor  c on t ro ll er  a nalyze  the  sig nals  fee d bac k  from  the  c ontr oller  to   regulat e  the   s ui ta ble  cu rr e nt  pulse s  t o  br ea k  the  c r ys ta ll ine.  The   th yr ist or  ge ner at e   cu rr e nt   pulse s   base d  on  t he   su it able  fire  s witc hing  sc he me.  T his  proce ss  is  rep eat e d  unti l  the  ref e rence d  batte r y  cel l  is  achieved  it   desire d   vo lt age .   I n  th e  batte r y  te ch no l ogy,  te mp e ratur e   is  one  of   t he  im porta nt  pa rameter   to  ob se r ve  in  order  t o  pr ese r ve  the   performa nce  of  the   re ge ner a te d  batte r y   [27 - 28] .   T her e fore,  t he  re ge ne rator  mac hin e   must   capab le   to   det ect   the  cel l  te mp e ratur e   of  ref e ren c e   batte ry.  If  the   te mp e ratur e   is   r eached   the   refe ren ce   te mp erat ur e ,  t he   use d  m achi ne   will   i ncr ease   the   per i od  of   the  pulsa ti on  i n  orde r   to   al lo w  t he   te mp e rat ur e   of   the r e fer e nce  ba tt ery   belo w  th an  the  r e fer e nc e tempe ratu re.        2.3.    Ex peri ment al Setup   The  flo wchart  of  the  e xperim ent  pr ocess  on   the  rev i ving   t he  Ni - Cd   ba tt eries  by  rest or in g  c harge  ca pac it y  of   the  batte r y  is s how n  in   Fig ure   2.  M ea nwhile ,   the  e xp e rime nt al   set up  o f   the   resea rch  is  show n  i n  Fi gure 3 .   The   sel ect ed  Ni - C d  batte ry   ba nk   ha ve  bee n  us e d   in  rail wa y  tran sp ort at ion   a s  a n  eme rg e nc y  ba ck - up  sou rce  for  5  year s  an d  the  sp eci ficat io ns   of   t he  batte r y  is  giv e n  in  T a ble  1.   T he  sp e ci ficat ion s  us e d  du rin g  the  Ni - Cd   batte ry r e ge nerat ion  is stat e d as i n  Ta ble  2.       Table  1.   Sp eci f ic at ion s  of   sel ect ed  Ni - Cd  bat te ry     Item s   Descripti o n   Battery  Brand   Saft   Battery  Pr o d u ctio n  Year   2009   No m in al Cap acity   1 4 0  AH   Cell Vo ltag e   1 .2 V   Disch arge Rate   5  H   Cell Nu m b er   24       Table  2: S pecif ic at ion s  of  t he Ni - Cd  Bat te ry   Re gen e rati on   Item s   Para m eter   No m in al Cap acity   1 5 0  AH   Cell Vo ltag e   1 .2 V   Grou p  Voltag e   3 8  V   Item s   Para m eter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    16 0 3   –   16 0 9   1606   S t a r t S e t   pa r a m e t e r s   s u ch  a s   ba t t e r y   t e m pe r a t ur e   s e n s or ,  ce l l   v ol t a g e   s e n s or ,  t r a ns f o r m e r   t e m pe r a t ur e   s e n s or ,  v ol t a g e   s e n s or   a nd   cur r e nt   s e ns or C onn e ct   t he   b a t t e r y   ba nk   t o  t he   ba t t e r y   r e g e ne r a t or P r e s s     S t a r t    but t on  on  t he   ba t t e r y   r e g e ne r a t or C ont r ol l e r B a t t e r y   ba nk   r e ce i v e d  t h e   cur r e nt   f e e dbac k   t o  br e a k   t he   cr y s t a l l i ne   o n  t he   e l e ct r o de . I s   t he   V o l t a ge   of   t he   r e f e r e nce   ce l l   a chi e v e   d e s i r e d   v ol t a g e ? D i s char g e   t h e   b a t t e r y   u n t i l   i t   r e a che d   0 . 6  V   ce l l   v ol a t g e . E nd No Y e s A A B a t t e r y   r e ge ne r a t or   de t e ct   t h e   r e a d i ng   o f   t he   c e l l   v ol t a g e ,  ba t t e r y   gr oup   v ol t a ge   a n d  ce l l   r e f e r e n ce   t e m pe r a t ur e .     Figure  2 : Fl owchar t  for  t he  r e viv in g batt er y process .             Figure  3: Bloc k diag ram of  bat te ry   re ge ner a ti on  set up .       Wh e n  t he  Ni - Cd  ba tt eries  is  receive d,   pro pe r  ins pecti ons  are  performe d  on  the  batte r y  by  fill ing  the   serv ic e  f or m ,  ba tt ery   cl eani ng  an d  rep ai r   an y  visible  e xter na l  dama ge.   The n,   t he  receive d  Ni - C d  batte ries  will   unde rgo  c omplet e  chargin g  proces s  by  co nnect ing   it   to  th e  charger  mac hin e  with  set   par a mete rs.   Aft er  th e   chargin g  proc ess  is  com plete ,  the  Ni - Cd  batte ries  un de rgo  f or  disc ha rg i ng   process   by   us i ng   disc harger   machine   with  set   pa rameters .   D ur i ng  the   di schargin g  proc e ss,  t he  Ni - Cd   batte ries  unde rgo  dee p  disch arg e   wh e re  t he  disc harge   volt age   is  set   t o  0.6   V   to  cl ea r  t he  me mory   ef fect   [10] .   Af te r   c omp le ti ng   the   disc hargin g  process ,  the   ba tt eries  were  r eady  to   ente r  reg e ner at i on  proces s.  The   pr ocess   is  re peat ed  unti l  the  de sired   batte ry volt age  which is  abo ve  0 . 8   V  is  achi eved.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Decrystall izati on wi th  high c ur re nt pulses t echn i qu e  for  c apacity  resto rat ion   of in dustri al  …   ( M. P . M ar ti n )   1607   3.   RESU LT S  AND  A N ALYSIS   In   t his  sect ion,   resu lt s  a nalys is  on   de - c r ys ta ll iz at ion   of   Ni - Cd  batte ry   is  discusse d .  Be f or e  t he  de - cry sta ll iz at ion   process is  start,  capacit y  te st i s  p er f or m ed o n t he  Ni - C d ba tt ery   with  80%  of d e pth o f disc harge   to  ide ntif y  t he  init ia l  per f orm ance  of  the   Ni - Cd  batte ries.   T he  obser ve d  pa rameters   are   ba tt ery   gro up  volt age,  discha rg e d  ti m e  and   ca pacit y  of   the  batte r y.  The  gra ph   of   discha rg e d  batte ry   gr oup  vo lt age  be f o re  a nd  after   de - c rysta ll iz at i on  is s how n  in   Figure  4.       60 4 . 5 %   Figure  4:  Gr a ph  of b at te r y group  volt age a ga inst disc harge  ti me.       Fr om   the   gr a ph  t hat  presente d  i n  the   Fi gure   4,   it   is  obser ve d  that  t he   tren d  of  t he   Ni - C d  ba tt ery  total   vo lt age  is  dec r ease  against  ti me.  Be f or e  t he   process  of   dec ry sta ll iz at ion ,  mo st  of   the   Ni - Cd  batte ry   volt age  is  on  the   a ver a ge   of  1.3   V   a nd  the  total   Ni - C d  batte r y  volt age  is   26. 95  V .  A fter   an   hour  of  disc harged   be for e   decryata ll iz at i on ,  t he  ba tt er y  gro up  vo lt age   dro pp e d  10. 9 %   f rom  t he  i niti al   batte r y  gro up   volt age   a nd  th e  ti me   ta ken  f or  the   Ni - Cd   batte ry  bank   co mp le te   disc harge d  is   95  mi nu te s .  T hi s  ha ppene d  du e  to   the   accu m ulati on   of  cr ys ta ll ine  a t  the  s urface  of  the   Ni - C d  ba tt ery   el ect r od e   w hich  res ult  th e  inte rn al   resi sta nce  of   t he  Ni - Cd  batte ry   is  high  and   c reate  me mory  e ff ect .  T he  hi gh   i nter na l  resist ance  in  the  Ni - C d  batt ery   ca us e  the  ba tt ery   un a ble  to  deliv er  the  c urren t  t o  the  l oad   e ff e ct ively.  M ore over ,  hi gh   i nter nal  resist ance  i n  the  Ni - C d  ba tt ery  le ads  to inc rem ent of tempe ratur e a nd volt ag e to d r op.  T herefo re , th e  Ni - C d  batte r y  is  re quire d   to  underg o  th e   de - c rysta ll ine  process   to   br ea k  the   cr ys ta ll in e  f ormat io n  on   the   batte ry  pla te   and   dee p  dis charge d  to  cl ear  the  memor y  ef fect.     A fter  t he  pro cess   of   de - cr yst al li zation   wi th  high  c urre nt  pulse s  te ch nique ,   the  bat te ry   vo lt age   dro pp e d  7.2 %   fro m  the   init ia l  batte r y  gro up  vo lt age   aft er  a n  hour   a nd  t he  total   dis charge d  ti me  i s  300  minu te s .  F r om   this  res ults,   t he   dif fer e nce   pe r centage   of  t he  batte ry  gr oup   vo lt age   at   4.5 %  bet ween  befor e   de - cry sta ll iz at ion   and   a fter   de - c r ys ta ll ine   after  an  ho ur   is  obs erv e d .  More over,  the  discha r ged   ti me  afte r  the  Ni - Cd  batte r y  ba nk  un derg o  de - c ry sta ll iz at ion   i s  exten de d  f or   205  mi nu te s .  T his  in dicat ed  that  the   te ch nique  of   h ig h  c urren t  pulse s  is  a ble  to   en han ce   the   c apacit y  of  the  Ni - Cd   batte r y  and  th us   t he  li f e  cycles  of  the   Ni - C d  batte ry  is   imp r ov e d.  T his   is  be cause   the   cr yst al li ne  that  for med   on  the   s ur face  of  t he   el ect rode  is   bro ke   by  t he   injec te d  high  c urren t   pulse s  wh ic h  up  to   150  A   int o  the   Ni - Cd   ba tt ery .   He nce,   the  dis charge  ca pacit y  of  th e   Ni - Cd   batte r y  is  inc rease d  from  22  A H  to   58  A H.  T he  pe rformance   pa ra mete r  of  the  N i - Cd  batte ries  befor e   and after  r e ge ne rati on is tab ul at ed  as i n  Ta bl e 3 .         Table  3: T he o v erall   perform ance  par a mete r  of N i - C d batt e ries.     Befo re  Reg en erat i o n   After R eg en eratio n   Diff e rence   Total d isch arge ca p acity   2 2  AH   5 8  AH   3 6 AH   Tim e  of dis ch arge   1  ho u r  3 2  m in u tes  (95  m in u tes)   4  ho u rs 15  m in u tes   (25 5  m in u tes)   2  ho u rs 40  m in u tes   (16 0   m in u tes)   Percentag e of  capa city   40%   81%   41%       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    16 0 3   –   16 0 9   1608   With  re fer e nce   from  Ta ble  3,   it   is  ob ser ve d  that  the  ti me  of  disc harge  is  enh a nce d  f rom   95   min utes  to  255  min ute s  an d  capaci t y  per c enta ge  of  the   Ni - Cd   batte ry  is  i ncrea sed  f or  41 %.  Be side s,   the  t otal  discha rg e   ca pa ci ty  of  the   Ni - Cd  batte r y  is   i mpro ve d  from   22  AH  t o  58   AH  a fter   the   de cry sta ll iz at ion.  With  this, it  is pr ov e d  that t he  te c hniqu e  of  high c urre nt pulses i n resto rin g  the  Ni - Cd  batte ry ca pacit y  is  reli ab le .       4.   CONCL US I O N   Ba sed  on   t he  resu lt s  discuss ed,   t he  de - c rysta ll iz ation   of   Ni - Cd   batte rie s  with  high  c urre nt  pulse s   mana ged  e nh a nced  the   pe rfo rma nce  of  the   Ni - Cd   batte ry  as  the   disc harg e  capaci ty   is  i nc reased   f or  41%  an d  the li fe c ycles  of the  Ni - C d b at te ry  is e xten de d  as  the  disch arg i ng ti me is i mpro ve d 160 mi nu te s .    At  fi rst,  t he  pe rio d  of  the   Ni - C d  batte ry  us a ge  is   s hort  du e   to   the   f ormat ion  of  cr ys ta ll ine  t hat  hav e   accum ulate d  on  t he   s urface  of  t he   batte r y  pl at e  duri ng  t he   process   of  c ha rg i ng  a nd  disc hargin g  pr oces s.  D ue  to  this  c r ys ta ll ine  formati on,   the  i ntern al   resi sta nce  of  the  N i - Cd  batte ry  i s  high  as   the   dis chargin g  ti me   of  the   batte ry sho rten  and th us t he p erforma nce  of  the b at te r y dec li ned .   Howe ver,  wit h  high  c urre nt  pulse s  t he   formati on  of  the  c r ys ta ll ine  is  cap abl e  to  br ea k.   Con se quently ,  the  par amet e rs  of  the   Ni - C d  ba tt ery   s uc h  as   batte ry  cap aci ty,  batte r y  cel l  vo lt age   a nd  li f e  cycle   of   the  Ni - C d  ba tt ery   is  impro ved   a nd  the  Ni - Cd  batte ry   i s  rev i ved.  Last   but  not  le ast ,  the  us ed  te c hn i que  is   env i ronme ntal  fr ie ndly  as it  use  elec tric al  ene rgy d ur in g  t he  pro ces s  of   dec ry sta ll iz at ion .       ACKN OWLE DGE MENTS   The  a uthor s  w ou l d  li ke  t o  e xpress   their   grat it ud e  to   the  U niv e rsiti   Tu n  Hu s sei n  O nn  M al aysia   a nd  Re new cel l  ( M)   Sdn.  B hd.  T hi s  resea rch   is  f unde d  under  M T UN   G ran t  (Vot  N o.   K 118)   a nd  I ndust rial   Gr a nt  (Vot No.   M 00 6).       REFERE NCE S   [1]   Jian,  G.,  Sen,   B. ,   Jian ,   C . ,   Xianz h ang,  W . ,   and  Ha ife ng ,   X . ,   “ An  Innova t i ve  VRLA  B at t ery   Solut ion  fo r     Ene rgy  Saving   &  Em ission  Re duct ion , ”   Proc.  34thIE E E  Int ernati onal  Te le com municat ions  En ergy   Confe r enc e ,  pp. 1 - 5,   2012   [2]   A.  Khal igh,  Z.  L i,  “ Ba ttery,   ul traca pa ci tor ,   fue l  c el l ,   and   hybrid   e ner gy  stor age  sy stem s  for   el e ct ri c,  hybrid   e lectr i c ,   fue l   cell ,   and   pl ug - in  hybr id  ele ct r i c  v ehicle s:   S ta t e  of   the  ar t , ”   IE EE  Tr ansacti ons  on   Ve h ic u l ar  Technol og y ,    vol .   59 ,   n o .   6 ,   pp .   28062814 ,   201 0.   [3]   G.  Fontara s ,  et   al. ,   “ Exp eri m ental  ev al ua ti on  of   hybrid  vehicl e  fue l  e conom y  a nd  poll ut ant   e mis sions  over   rea l - world  simul at ion   drivi ng   cy cl es , ”   At mos pheric e n vi ronm ent ,  vol .   42,   no .   18 ,   pp .   4 023 - 4035,   2008   [4]   Li ang ,   TJ . ,   e t  al . ,   “ Impleme n ta t i on  of  a  reg ene r a ti ve  puls e  charg er  using  hybrid  buck - boost  conv ert er , ”   in  Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst ems 2 001.   Proc ee d ing s   4th  IE EE Int er nati onal  C on fe re nce ,  2001.   [5]   S.  Mat te son   and   E .   W il l ia ms,   “ Residua l   l ea rn in g  ra te s   in   l ea d - a ci d   batter ie s :   Ef fec ts   on   e me rgi ng  t ec hnolog ie s , ”   Ene rgy  Pol i cy ,   v ol.   85 ,   pp .   71 – 79 ,   2015   [6]   Paul  Wol fr am   a nd   Thom as  Wi e dma nn,   “ E le c tri f ying  Aus tra lian  t ran sport:  Hybrid   li fe  cycl e  ana ly sis  of  a  tra nsi ti o n   to  e le c tric  l ight - duty  veh ic l es  an d  ren ew abl e   e le c tri city , ”   Appl i ed Ene rgy ,  vol .   206 ,   pp .   531 - 540 ,   2 017 .   [7]   J .   Peters ,   M .   Ba uma nn,   B .   Z immermann,   J.   Br a un,   and   M .   W ei l ,   “ Th e  envi ron mental  im p act  of   Li - Ion  batter ie s  an d  the   ro le of  k ey  p ara m et ers   –   A r e vie w , ”   R ene wab le   and   Sustainab le   Ene rgy   Revi e ws ,  vol.  67,   pp.   491 - 506 ,   2017 .   [8]   Cedri c ,   C . ,   et  al. ,   “Mode li ng   and  ana lysis   of   ba tt ery   p erf or ma nc e  for  r enew abl e   en erg y  a ppli c at io n , ”   Pro c.  15thE uropean  C onfe renc e  on   Po wer  Elec troni cs  and  Ap pl ic at ions ,   pp . 1 - 10,   2013.   [9]   Maria ni ,   A. ,   Th ana pa la n ,   K. ,   St eve nson,   P.,  an d  Williams,   J.,  “ Techni ques   for   estimating  th e  VRLA  bat t eries  age ing ,   d egr ad a ti on  and  failure   mode s , ”   Proc .   19thInternation al  Conf ere nc e  on  Aut omat ion  and  Computing ,    pp.   1 - 5 ,   2013 .   [10]   G .   S.  Gla ize  Chr isti an ,   Lead  and   nic k el   elec troch emic al   batteries ,   1st  ed .   Gre at   Br it ai n   and   Unite d   Stat es:  IST ELtd   and  John W iley,   2012.   [11]   Zha ng,   J . ,   J.  Yu,   C.   Cha  and   H.  Yang ,   “ Th e  eff e ct s  of  pulse  ch ar ging  on  inne r  pr essure  and  cy cl i ng  cha ra cteri sti c s  of  s ea l ed  Ni /MH ba t te ri es , ”   J .   Po wer  Source s ,  vol .   136 ,   pp .   180 - 1 85 ,   2004 .   [12]   Ayodele   O.   Soge  and   Paul  W.  Le fl ey,  “ Puls e  c har ging  of   nic k el - c adm iu m  ba tterie s  for   lost  capac i ty  re cove ry , ”   Re search Journal  of   Applied   Scie nce s, Engin ee rin g  and  Techno log y ,   pp .   4934 - 4938 ,   2012 .   [13]   J.  Vishnupriyan ,   R.   Sugany a.   “Stra t egy  for  Ni - Cd  bat t ery   per forma n ce   improveme n t  unde r  dee p  cyc l ing , ”  IJA R EE IE ,  vo l .   4,   no .   4 ,   pp .   219 6 - 2203,   2015     [14]   Soepra pto   Soep rap to,  Rin i  Nur   Hasana h ,   Ta uf ik  T auf ik ,   “ Ba ttery  ma nag emen t  sys te m   on   e lectr i c  b ike  using  li thi u m - ion  186 50 , ”   In te rnation al  Journal   of  P ower  Elec troni c s  and  Dr iv e  S y stem  (IJ P EDS),   vol .   10,   no .   3 ,     pp  1529 - 1537 ,   2 019 .   [15]   Dira ni,  H.   C . ,   e t  a l.,   “ Imp ac t   o f  th e   cur ren t   an d  th e  temper a tu re  v ariati on   on   the  Ni - Cd   batte ry  func ti oning , ”   Technol ogi cal   A dvanc es  in El e ctr ic al, E l ectronic s and  Computer  Engi ne ering ,   pp.   339 -   343 ,   2013 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Decrystall izati on wi th  high c ur re nt pulses t echn i qu e  for  c apacity  resto rat ion   of in dustri al  …   ( M. P . M ar ti n )   1609   [16]   Mee khun,   D. ,   B oit ie r ,   V. ,   and  D il ha c,   J.  M. ,   “ Ch arg e  and  d ischa r ge  per form ance  of  sec ondar y  b atter i es  accordi ng   to  ex tre m e  envi r onme nt   temper atures , ”   Proc .   35t hIEE E   Annual  Confe renc e  on   I ndustrial  E le c tronic s  Conf ere nc e ,   pp.   266 - 270 ,   20 09.   [17]   Jian,   W.,  Zh eng bin,   W.   Xi anquan,  D. ,   Songhua,   Q.,   and   Xiaop in g,   Y. ,   “ Te mp eratur e  cha r ac t eri sti cs  im prov em en t   of  power  b at t er y  module  for   e le c tri c   veh ic l es ,"   Proc.  IE EE   I nte rnational   Co nfe renc e  on   V e hic l e  Pow er  an d   Propulsion  Conf ere nce,   pp . 1 - 4,   2 013.   [18]   Sato,   Y . ,   S.  Ta k euc hi ,   K.   Kobay aka wa ,   " Cause   o f  the  m em ory   eff ec t   observe d   in   a lka li n e  se conda r y  batter i es  using   nic ke l  e lectr ode ,"   J. P ower   Sourc es ,  vol .   9 3 ,  no .   1 - 2,   pp .   20 - 24 ,   20 01 .   [19]   Huggins,  R.   A. ,   “ Mec han ism  of   the   m em ory  eff ec t  in  ` Nick el '  e le c trode s ,”   Soli d   Stat e  Ion ,   vol .   177 ,   no.   26 - 32 ,    pp.   2643 - 2646 ,   2006.   [20]   P.  Ba ča,  P .   Křiv í k,   P.   Tošer ,   and   S.  Vac u lí k ,   “Ne gat iv e  lead - acid   bat t ery   elec trod e s  doped   wit h   gl a ss   fibre s,”   In t.  J .   El e ct roche m .   Sc i . ,   vol. 10, no. 3,  pp.   2206 – 2219 ,   2015.   [21]   N.  Sugumara n ,   P.  Eve ri ll,  S.  W.   Sw ogger ,   a nd  D.  P.  Dube y,   “ Le ad   acid  b at t ery   per for mance   an d  cy cl e   l ife  inc re ase d  throug h  addi t ion  of  dis cre t e  c arb on  nan otube s  to  both   e le c tro des, ”  J our nal  of   Pow er  So urce s,   vol .   279,   pp.   281 – 293 ,   20 15.   [22]   Z.   Wu,  Y.   Li u ,   C.   Deng ,   H.   Zh a o,   R.   Zh ao,  and   H.  Chen ,   “T he   c rit ical   rol e  of   bo ric   ac id   as   elec tr olyt e   additive  on  the   el e ct ro che m i ca l   per for ma nc e of  lead - a ci d  b att ery , ”   J .   Ene rgy   S torage ,   vo l. 27,  pp.   1 - 7 ,   2020 .   [23]   A.  Kozwa,   S .   Minam i ,   S.  J.   Hou,  I.   Mi zum o to ,   M.   Yos hio,   and  J.  C .   Nardi ,   “Ba sic   under st andi ng  of  the   l ow     cur ren t   charge  a nd  high  cur ren t   cha rge   for  l ea d - ac id   batter i es, ”   Journal  of  Asia n  El e ct ri c  V ehi c le s ,   vo l.   2 ,   no .   1 ,    pp.   577 - 578 ,   20 04 .   [24]   Y.  Zh ang,  S.   Ho u,   S.   Min am i ,   a nd  A.   Koza wa ,   “ A  high   cu rre nt   pulse  ac t iva to r  f or  th e  pro longat ion  of   L ea d - ac id   bat t eri es ,”   2008   IEE E   Ve h .   Power   Propuls.   Conf .   VP PC   2008 ,   pp.   3 – 6,   2008 .   [25]   Gani,   A.F . H.A.,  Baka r ,   A.   A.,  Ponniran,  A.,  Hus saina r,   M. ,   Am ran ,   M.A . N.,  “D esign  and  d evel opme nt  of   PW M  sw it chi ng  for  5 - le ve l  mu ltiphas e  in te r le av ed   DC/DC  boost  co nver te r  using   FP GA , ”  I nd on e s ian  Jo urna l   of   Ele ct ric al Engineerin g a nd Comp uter  Scien ce (I J EECS ) ,  v ol.   1 7 ,   no .   1 ,   pp .   131 - 140 ,   2020 .   [26]   M.  S  Arifi,  N.   Mohamm ad ,   M.   I.   Kha li l ,   M.J.   Alam ,   “ Input   sw it che d   cl osed - l oop  single   ph ase   CUK   AC  to  DC  conve rt er   with   i mprove d   power   qual it y ,”   In te rna ti onal   Journal   o f  Powe r   Elec tro nic s  and   Dr ive   Syste m  ( IJPEDS),   vol .   10 ,   no .   3 ,   pp .   1373 - 1381 ,   20 19 .   [27]   Ozde mi r ,   A. T.,  Us tkoyunc u,   N. ,   Bakogl u ,   N.U. ,   Ozsoy,  F. ,   Pat a t ,   S. ,   “ Temper ature  eff ects  on  c al end ar  ag ing  of   li thi u m - ion  and  nic ke l  m et a l  hyd ride   b at t erie s ,”   Proc.   o f  th e  1st   Inte rnational   Co nfe renc e  on   Design,   Engi ne ering   and  Computer  S ci en ce ,   vol .   453 ,   no .   1,   2018.   [28]   Y.  L i ,   et  al . ,   “ A   new   per spe ctiv e  on   b at t ery   c el l   ba la n ci ng:   Th er ma l   ba la n ci ng   a nd  re la t ive  t em p era tur e   cont ro l ,”   IEE E   Ene rg y  Co nve rs ion  Congre ss   and  Ex posit io n  (ECCE ) ,   pp .   1 - 5,   2016   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.