Nimh аккумулятор: Никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni-Mh) для инструмента – интернет-магазин ВсеИнструменты.ру

Срок службы щелочных батарей Ultra или Advanced Formula дольше, чем у стандартных щелочных батарей?

Да, для приложений с большим потреблением энергии Батареи Duracell Ultra и Energizer Advanced Formula служат дольше, чем стандартные щелочные.К сожалению, они служат всего на 30% дольше. Таким образом, вместо того, чтобы длиться, скажем, 15-25 изображений, они могут длиться 20-40. Это немного лучше, но все еще довольно плохо, особенно с учетом того, что эти щелочные кислоты нового типа стоят целых 1,50 доллара за штуку. Перезаряжаемые никель-металл-гидридные углеводороды или никель-кадмиевые батареи являются лучшим выбором для приложений с большим потреблением энергии. Они служат намного дольше без подзарядки, и их не нужно выбрасывать после одноразового использования.

А как насчет перезаряжаемых или возобновляемых щелочных батарей?

Перезаряжаемые щелочные батареи хорошо подходят для некоторых целей, но они не являются хорошей альтернативой для использования в цифровых камерах.Обычно они имеют даже меньшую емкость, чем стандартные щелочные батареи. Это означает, что если стандартной щелочи хватит только на несколько воздействий, перезаряжаемой щелочи хватит еще на меньшее количество раз!

Можно ли заменить никель-металлгидридные батареи на щелочные, даже если их напряжение всего 1,2 вольт?

Да, никель-металлгидридные батареи являются идеальной заменой для большинства электронных устройств с высоким энергопотреблением, и вам не нужно беспокоиться о кажущейся разнице напряжений.Несмотря на то, что щелочные батареи рассчитаны на номинальное напряжение 1,5 В, они выдают 1,5 В только при полной зарядке. Когда они начинают разряжаться, напряжение щелочных батарей постоянно падает. Фактически, в процессе разряда щелочные батареи в среднем составляют около 1,2 вольт. Это очень близко к 1,2 В у батареи NiMH . Основное отличие состоит в том, что щелочная батарея начинается с 1,5 вольт и постепенно падает до менее 1,0 вольт. Батареи NiMH остаются на уровне 1.2 вольта на протяжении большей части цикла разряда.

Есть несколько случаев, когда фактическая разница в напряжении может быть важна для вас. В случае такого устройства, как радио, где более высокое напряжение может означать более сильный сигнал, новая щелочная батарея может быть более желательной, но более дорогой, чем перезаряжаемая батарея NiMH. Это также верно для фонарика, который будет ярче при начальном более высоком напряжении щелочных элементов. Эта небольшая разница может быть для вас не важна и, вероятно, компенсируется гораздо более низкой стоимостью эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов.И имейте в виду, что щелочная батарея имеет более высокое напряжение только тогда, когда она полностью заряжена. Когда он достигнет 50% емкости или меньше, он будет выдавать более низкое напряжение, чем NiMH аккумулятор.

Один раз, когда разница напряжений между ними важна, может быть в случае устройства, которое проверяет напряжение батареи, чтобы оценить количество оставшегося заряда в батарее. Поскольку напряжение щелочной батареи падает с очень предсказуемой скоростью, можно оценить оставшуюся емкость щелочной батареи, основываясь исключительно на ее напряжении.(1,5 В — полностью заряжены, 1,25 В — заряжены на 50%, 1,0 В — почти полностью разряжены). Но никель-металлгидридная (или никель-кадмиевая) батарея остается напряжением около 1,2 вольт, пока она почти полностью не разрядится. Это делает практически невозможным узнать оставшуюся емкость, основываясь только на ее напряжении. Когда устройство, использующее никель-металлгидридные батареи, показывает, что батарея разряжена, самое время заменить батареи!

Действительно ли у никель-кадмиевых аккумуляторов есть эффект памяти?

Ответ на этот вопрос — верный способ начать войну в Интернете.Ответ прост: технически говоря, никель-кадмиевые батареи не обладают эффектом памяти. Однако они действительно страдают от истощения или снижения напряжения, которое большинство людей называют эффектом памяти. Итак, практически говоря, никель-кадмиевые аккумуляторы действительно страдают от эффекта памяти, даже если называть это так технически некорректно. В производстве аккумуляторов существует много разногласий по поводу того, что на самом деле вызывает снижение напряжения. Само по себе явление вполне реальное. Если NiCd аккумулятор повторно заряжается после того, как он был только частично разряжен, он вырабатывает более низкое напряжение и меньшую емкость.К счастью, этот эффект обратим при кондиционировании NiCd. Кондиционирование — это просто полная разрядка аккумулятора (примерно до 1,0 В на элемент) после зарядки. Если полный разряд с последующим циклом зарядки выполняется несколько раз, аккумулятор, страдающий от истощения напряжения (снижение напряжения, эффект памяти или как бы вы это ни называли), должен быть восстановлен до нормального напряжения и емкости.

Если вы используете никель-кадмиевые батареи, вы должны знать, что большинство проблем, с которыми сталкиваются пользователи никель-кадмиевых батарей, возникают не из-за «эффекта памяти», а из-за перезарядки или неправильного хранения.Чрезмерная зарядка обычно вызывается плохо спроектированными зарядными устройствами первого поколения. Эти зарядные устройства продолжают подавать ток на батареи даже после того, как они полностью заряжены. Зарядные устройства с таймером на «5 часов» и «8 часов» могут повредить никель-кадмиевые или никель-металлогидридные аккумуляторы, если они часто используются для зарядки только частично разряженных аккумуляторов.

Другая распространенная причина повреждения никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов — оставить их в таком устройстве, как фонарик, который остается включенным после того, как аккумулятор разрядился.Электронные устройства обычно отключаются после разрядки аккумулятора. Но другие устройства, такие как фонарики, кассетные плееры и многие игрушки, будут продолжать давать небольшую нагрузку (разряжать) батарею даже после того, как батарея разрядится. В конце концов (через несколько недель) этот разряд разряженной батареи приведет к изменению полярности батареи (положительный полюс фактически становится отрицательным и наоборот). Как только это произойдет, аккумулятор больше не будет заряжаться. Производители аккумуляторов рекомендуют извлекать аккумуляторные батареи из любых устройств, которые не будут использоваться в течение нескольких недель или дольше.

Большая разница между снижением напряжения, так называемым «эффектом памяти» и повреждением, вызванным перезарядкой или неправильным хранением, заключается в том, что снижение емкости из-за перезаряда необратимо.

Есть ли у никель-металлгидридных аккумуляторов эффект памяти?

Технически NiMH аккумуляторы не обладают «эффектом памяти», но, строго говоря, никель-кадмиевые аккумуляторы тоже. Однако в никель-металлгидридных батареях может наблюдаться снижение напряжения, также называемое понижением напряжения, подобно тому, как это происходит в никель-кадмиевых батареях, но обычно этот эффект менее заметен.Чтобы полностью исключить вероятность того, что никель-металлгидридные батареи испытают эффект истощения напряжения, производители рекомендуют периодическую полную разрядку никель-металлгидридных батарей с последующей полной зарядкой. NiMH аккумуляторы также могут быть повреждены из-за перезарядки или неправильного хранения (см. Раздел, посвященный никель-кадмиевым батареям, непосредственно над ним). Большинство пользователей никель-металлгидридных аккумуляторов не должны беспокоиться об этом эффекте истощения напряжения. Но если вы используете устройство, например фонарик, радио или цифровую камеру, только на короткое время каждый день, а затем заряжаете батареи каждую ночь, вам нужно будет время от времени разряжать NiMH (или NiCd) батареи.

Сколько раз можно заряжать аккумулятор?

Обычно я отвечаю на этот вопрос, просто говоря «сотни». Причина, по которой я не могу быть более точной, заключается в том, что это более сложный вопрос, чем может показаться. Количество раз, которое можно перезарядить, зависит от того, как он используется. Иногда используют аналогию, чтобы сравнить аккумулятор с буханкой хлеба. Предположим, кто-то спросил, сколько ломтиков можно нарезать из буханки неразрезанного хлеба? Ответ, конечно же, зависит от того, насколько толстый или тонкий хлеб нарезается.Если ломтики очень тонкие, его можно разрезать на несколько ломтиков. То же самое и с подзарядкой аккумулятора. Каждый раз, когда аккумуляторная батарея проходит цикл зарядки и разрядки, она теряет небольшую часть емкости.

Если аккумулятор полностью разряжен перед подзарядкой, это занимает больший «кусок» емкости аккумулятора, если он только частично разряжен перед подзарядкой, он использует меньший «кусок». Никель-металлгидридный аккумулятор можно заряжать и разряжать сотни раз, но означает ли это, что это 200 или 800 раз, во многом зависит от того, насколько большой «кусок» вы берете каждый раз.

Помещение батареек в морозильную камеру или холодильник увеличивает их срок службы?

Это зависит от типа батарей и при какой температуре вы их обычно храните.

Щелочные батареи, хранящиеся при «комнатной температуре», сохранят 90% своей мощности в течение многих лет без охлаждения. В нормальных условиях щелочные батареи для охлаждения или замораживания продлевают срок их службы менее чем на 5%. (см. мифы о батареях)

NiMH и Nicad начинают терять мощность при хранении в течение нескольких дней при комнатной температуре.Но они сохранят 90% заряда в течение нескольких месяцев, если вы храните их в морозильной камере после того, как они полностью зарядятся. Если вы решили хранить заряженные никель-металлгидридные элементы в морозильной камере или холодильнике, убедитесь, что вы храните их в плотно закрытых пакетах, чтобы они оставались сухими. И вы также должны дать им остыть до комнатной температуры перед их использованием.

Уменьшает ли быстрая зарядка срок службы батарей?

Нет. Если для этого используется правильно спроектированное интеллектуальное зарядное устройство, большинство никель-металлгидридных аккумуляторов можно зарядить примерно за час без какого-либо ущерба или сокращения их срока службы.Однако никель-металлгидридные аккумуляторы необходимо быстро заряжать с помощью специально разработанного зарядного устройства NiMH для аккумуляторов . Зарядные устройства, предназначенные для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, могут перезаряжать никель-металлогидридные аккумуляторы. Даже стандартное или медленное зарядное устройство NiCd может повредить NiMH аккумуляторы.

Что означает мАч?

мАч означает миллиампер-час или миллиампер-час. Это мера емкости аккумулятора. Если вы думаете о батарее как о небольшом баке для хранения топлива, то в каком-то смысле это и есть мАч — мера того, сколько «топлива» вмещает батарея.(Это примерно сопоставимо с использованием галлонов для измерения количества топлива, которое может вместить бензобак. Чем больше галлонов емкости, тем больше топлива может вместить бак.) С аккумулятором, чем выше номинальная емкость мАч, тем больше электроэнергии он может хранить.

Хотя полезно думать о мАч как об приблизительном эквиваленте галлонов, аналогия не идеальна. В разных типах аккумуляторов используются разные методы измерения мАч, поэтому сравнение номинала мАч одного типа аккумулятора, скажем, щелочного аккумулятора, с другим, например, никель-металлгидридным аккумулятором, не всегда имеет смысл.Однако, как правило, емкость аккумулятора в мАч — это быстрый способ сравнить относительную емкость накопления энергии одной батареи с другой батареей того же типа.

Могу ли я заменить аккумулятор емкостью больше мАч на более низкий?

Если батареи одного типа, то есть обе NiMH или обе литий-ионные, вы можете использовать батарею большей емкости (т. Е. Больше мАч) вместо батареи меньшей емкости. Обратное также верно. Использование аккумулятора с более высоким номиналом мАч позволит устройству дольше работать без подзарядки.Таким образом, камера должна делать больше снимков, а музыкальный проигрыватель может воспроизводить больше песен.

Имейте в виду, что зарядка аккумулятора большей емкости займет немного больше времени. (Продолжая аналогию с топливным баком сверху, также потребуется больше времени, чтобы заполнить бензобак на 20 галлонов, чем на бак на 12 галлонов).

Вернуться к началу страницы

Каков срок хранения никель-металлгидридной батареи?

Вы, наверное, хотите спросить: какова скорость саморазряда NiMH аккумулятора? Скорость саморазряда любого аккумулятора зависит от температуры, при которой он хранится.При хранении при температуре 20 ° C никель-металлгидридные аккумуляторы теряют до 40% своего заряда в течение месяца. Если они хранятся при более высокой температуре, они будут саморазряжаться с еще большей скоростью. NiMH аккумуляторы, хранящиеся при более низкой температуре, саморазряд с более низкой скоростью (таблица саморазряда будет доступна в ближайшее время).

NiMH аккумуляторы и холодная погода

Что происходит, когда вы используете аккумуляторы в холодных условиях? А что с памятью? Можно ли хранить батарейки в холодильнике.Читайте дальше, чтобы узнать больше о NiMH батареях и холодной погоде!

Использовать в тепле, хранить в прохладном месте

При установке батареи в устройство создается соединение. Внешняя цепь — например, провод — позволяет электронам перемещаться от одной клеммы батареи к другой, обеспечивая при этом энергию для устройства, находящегося между ними.

На эту химическую реакцию может влиять температура. Холод замедлит его, что означает, что батарея вырабатывает меньше тока. Поскольку батарея имеет две цели (накапливает энергию и высвобождает ее при необходимости), холод может повлиять на ваше восприятие двумя способами:

• либо вы храните аккумулятор в более прохладной окружающей среде, что заставляет его (сам) разряжаться медленнее и, таким образом, помогает ему лучше сохранять заряд, когда он находится на полке;
• , или вы используете аккумулятор в (очень) холоде, а это означает, что сила тока может больше не соответствовать требованиям прибора, что приводит к его неисправности.

Итак, вкратце: используйте в тепле, храните в прохладном месте. Однако хранить батарейки в холодильнике не нужно. Несмотря на то, что более низкая температура действительно может замедлить саморазряд, любая влага и конденсат могут нанести вред сроку службы батареи.

и холодная погода не обязательно могут быть неблагоприятным сочетанием, но здравый смысл всегда лучше. Просто убрать его в шкаф вдали от источников тепла будет достаточно в большинстве ситуаций.

Использование батарей на морозе

Но что, если вы используете батарейки и не можете управлять температурой? Допустим, вы делаете фотосессию в холодную погоду. Вы можете держать запасной набор батарей в кармане, чтобы согреться,

Улучшенный химический состав и состав батареи позволяют батарее работать в течение длительного времени при постоянном напряжении. В отличие от щелочных батарей, напряжение eneloop значительно упадет только при приближении к полному разряду — чего вам вообще следует избегать с аккумуляторными батареями.

eneloop по-прежнему отлично работают при более низких температурах — даже при -20 ° C. Время работы может быть меньше в зависимости от того, насколько холодно, но вы все равно будете наслаждаться стабильной разрядкой до конца. Просто помните: никель-металлгидридные батареи eneloop и холодная погода — идеальные компаньоны!

NiMH аккумуляторы Ответы на общие вопросы

В: Что означает NiMH?

A: Материал — никель-металлогидрид (NiMH), который имеет много преимуществ по сравнению с другими конструкционными материалами аккумуляторных батарей.

Q: Что подразумевается под аккумуляторной памятью?

A: Старое поколение и батареи с другим химическим составом подвержены эффекту памяти. Это когда аккумулятор должен быть полностью разряжен перед подзарядкой или его емкость уменьшается. Аккумуляторы NIMH нового поколения не обладают эффектом памяти и могут заряжаться в любое время в течение цикла использования. Если вы не уверены в уровне или состоянии заряда аккумулятора, перезарядите его.

Q: Что означает номинал мАч?

A: Это номинальная емкость накопителя энергии мАч = «миллиампер-часы».Так что, если вы сравниваете батареи с батареей AA с номиналом 2000 мАч, его емкость будет вдвое больше, чем у 1000 мАч.

В: Какое применение лучше всего подходит для никель-металлгидридных аккумуляторов?

A: NiMH относится практически ко всем приложениям, где существует высокий спрос и потребление энергии. Самые популярные приложения — цифровые фотоаппараты, фонарики и игрушки. Если вы постоянно покупаете щелочные батареи для какого-либо приложения, вам следует подумать об использовании никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.

В: Сколько раз можно заряжать никель-металлгидридный аккумулятор?

A: Аккумуляторы AA меньшей емкости от 1700 до 2000 мАч можно заряжать до 1000 раз в режиме медленной зарядки в течение ночи, а аккумуляторы от 2100 до 2400 мАч можно заряжать от 600 до 800 раз в режиме медленной зарядки в течение ночи.

Новые аккумуляторные батареи AA большей емкости на 2500 мАч имеют большую емкость, но их можно заряжать только около 500 раз в ночном режиме.Увеличение емкости или быстрая зарядка всегда уменьшают количество циклов. Каждая ячейка, доступная на рынке, емкостью более 2100 мАч будет иметь менее 1000 циклов зарядки.

Q: Какие приложения не подходят для использования NiMH аккумуляторов?

A: Любая ситуация, когда аккумулятор не используется в течение 30 дней или устройства с низким потреблением энергии, например, дымовые извещатели, аварийные фонарики, часы, пульты дистанционного управления телевизора и т. Д.

В: Почему никель-металлгидридные батареи не работают в некоторых приложениях, например, в пожарных извещателях?

A: NiMH аккумуляторы саморазряжаются примерно на 1% в день, поэтому при использовании в устройстве с низким энергопотреблением или в режиме ожидания заряда аккумулятора хватит примерно на 90 дней, прежде чем потребуется подзарядка.

В: Могу ли я использовать в своем электронном устройстве аккумулятор емкостью мАч с более высоким номиналом (например, 1800 мАч вместо 2000 мАч)?

A: Да, емкость мАч продлит время работы между подзарядками. Аккумулятор с более высоким номиналом мАч не влияет на электронные устройства, за исключением того, что они допускают более длительное использование.

В: Почему батареи AA и AAA рассчитаны на 1,2 В, а щелочные батареи — на 1,5 В?

A: Фактически, в процессе разрядки щелочные батареи в среднем составляют около 1.2 вольта. Основное отличие состоит в том, что щелочная батарея начинается с 1,5 вольт и постепенно падает до менее 1,0 вольт. Батареи NiMH остаются при напряжении около 1,2 В почти 80% своего цикла разряда. Когда щелочные батареи разряжаются до 50% емкости, они выдают более низкое напряжение, чем никель-металлгидридные батареи.

Q: Что вы НИКОГДА не хотите делать со сменными батареями?

А:

• Никогда не используйте одновременно батареи разных производителей
• Никогда не используйте одновременно батареи разной емкости
• Никогда не используйте одновременно батареи разного химического состава, т.е.е. NiCd, NiMH, литий и т. Д.
• Никогда не роняйте аккумулятор, если вы можете помочь, так как NiMH аккумуляторы довольно легко повреждаются изнутри
• Никогда не храните NiMH в холодильнике
• Никогда не подвергайте воздействию высоких температур

В: Батареи NiMH теряют емкость со временем?

A: Да, но ничего радикального. Приблизительно от 10 до 15% емкости аккумулятора мАч будет потеряно на уровне перезарядки от 400 до 800. Это будет сильно различаться в зависимости от качества батареи и зарядного устройства, а также от того, как потребитель обращается с батареями.

Q: Когда я получу свои аккумуляторы, мне нужно будет их зарядить?

A: Да, перед первым использованием вам необходимо полностью зарядить NiMH аккумуляторы. Обратите внимание, что для новых никель-металлгидридных аккумуляторов часто необходимо циклически перезаряжать их не менее трех-пяти или более раз, прежде чем они достигнут максимальной производительности и емкости. Первые несколько раз, когда вы используете свои NiMH аккумуляторы, вы можете обнаружить, что они быстро разряжаются (разряжаются) во время использования. Не волнуйтесь, это нормально до тех пор, пока аккумуляторы не структурируются внутри.

Q: Есть ли разница в зарядных устройствах. т.е. быстрый, медленный, управляемый микропроцессором и т. д.?

A: Да, сегодня на рынке есть разные зарядные устройства. Если зарядное устройство было разработано и продано в течение последних двух лет и специально предназначено для зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов, вы, вероятно, в порядке. В большинстве новых зарядных устройств для управления зарядом используется небольшой компьютерный чип, и вы должны получать не менее 500 зарядов от ваших аккумуляторов. Если нет, купите новое зарядное устройство.Некоторые из безымянных батареек иногда имеют короткий срок службы. Быстрые зарядные устройства также имеют тенденцию сокращать время автономной работы — менее 500 зарядов.

В: Как утилизировать старые NiMH батареи?

A: Это просто! Хотя в большинстве штатов это безопасно и законно утилизировать NiMH аккумулятор вместе с обычным мусором, мы всегда поощряем переработку, когда это возможно.

Магазин NiMH аккумуляторы

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

Nimh: безопасность, использование и отличие

Никель-металлогидридная батарея (обычно сокращенно «Nimh battery») доминирует на рынке сегодня. Это связано с тем, что химический состав батареи улучшен по характеристикам, безопасности, сроку службы и другим параметрам. Кроме того, производители работают над усовершенствованием этой ячейки. Ячейка предназначена для использования в электронных продуктах, которые учитывают время работы. В результате он находит широкое применение.Перед тем, как купить ячейку, важно не учитывать некоторые полезные факторы. Давайте посмотрим на безопасность, использование и отличия никель-металлгидрида.

Как правило, батареи покупать безопасно, нужно соблюдать меры предосторожности. Нимх — нетоксичная клетка для человека, но вредная для других живых существ, таких как растения.Однако основная проблема — это электролиты. При воздействии экстремальных температур электролиты вступают в реакцию с материалами с образованием газа.

Правильная зарядка

Правильная зарядка означает полную зарядку элемента в соответствии с правилами производителя. Вы можете определить полностью заряженный аккумулятор, исследуя токи заряда, а также записав время заряда. Кроме того, вы должны заряжать аккумулятор при умеренной температуре. Экстремальные температуры могут вызвать внутреннюю цепь. Это выделяет тепло, что делает ячейку небезопасной.Вы можете купить зарядное устройство, которое измеряет температуру. Он предупредит вас, когда температура повысится.

Правильное хранение

Ячейки не хранятся внутри устройства. Выньте аккумулятор из оборудования и поместите его в оригинальную упаковку. Кроме того, храните его в сухом прохладном месте, чтобы избежать перегрева. Также клетки не должны соприкасаться, убедитесь, что они разделены.

Вентиляция

Помещение для зарядки аккумуляторов рекомендуется проветривать. Во время зарядки образуются электролиты, которые выделяют водород.Газ без цвета и запаха, поэтому вы не можете распознать его. Обратной стороной водорода является его взрывоопасность. При производстве он смешивается с кислородом воздуха. Поскольку водород легче кислорода, он накапливается над кислородом. По этой причине это может привести к сильному взрыву в комнате. Кроме того, водород может вызвать проблемы с глазами и кожей.

Простые советы по безопасности

• Ячейки всегда должны держать устройства в недоступном для детей месте. Сюда входят наручные часы, пульты дистанционного управления, термометры, карты и другие изделия, в которых есть батарейки.
• Не допускайте контакта разряженных батарей с домашними животными и маленькими детьми. Держите их подальше от доступа.
• Повышайте осведомленность, обучая друзей и родителей держать клетки подальше.
• Если ваш ребенок проглотил камеру, бегите в больницу и не давайте ребенку пить.

Мобильные телефоны

Металлогидрид никеля имеет большую плотность.Ячейка имеет тонкую геометрию. Это дает плотность энергии около 60 Втч / кг. Клетка занимает до 300 жизненных циклов. Способы увеличения циклов включают в себя слив и подзарядку устройства примерно в четыре раза.

Ноутбуки

Ноутбуки используют несколько типов ячеек, включая никель-металлгидридные. Батареи хорошо работают в портативных компьютерах и служат дольше, в отличие от никель-кадмиевых. Если вы хотите увеличить срок службы никель-металлгидрида на ноутбуке, вам следует чаще разряжать его.

Компьютеры

Компьютеры, использующие NiMH, служат дольше. Кроме того, они обеспечивают отличную производительность.

Цифровые фотоаппараты

Хорошая цифровая камера должна проработать задолго до того, как разрядится. До появления литий-ионных аккумуляторов в большинстве цифровых фотоаппаратов использовался Nimh и он используется до сих пор.

циклов зарядки

Цикл зарядки называется процессом зарядки и разрядки аккумуляторной батареи.Литий-ионный аккумулятор обладает мощной способностью выполнять более длительные циклы зарядки по сравнению с никель-металлогидридным аккумулятором. Этот параметр способствует высокой стоимости литий-ионного аккумулятора. Есть способы увеличить жизненный цикл. Например, снизив температуру аккумулятора, выберите правильный терминатор, предотвратите высокий заряд и разряд.

Напряжение

Напряжение — это характеристика ячейки. Он исследуется с помощью химических реакций, поляризации и компонентов батареи.Номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет около 3,70 В. Напротив, никель-металлгидрид работает при номинальном напряжении 1,2 В в каждой ячейке. Высокое номинальное напряжение — это здорово, потому что оно увеличивает ватт-часы.

Высокая мощность

работает при более высоком напряжении, следовательно, он обеспечивает большую мощность по сравнению с никель-металлогидридным. NiMH производит более низкое напряжение, которое может поддерживать высокую мощность.

Зарядные устройства

Металлогидрид никеля и литий-ионный требуют специальных зарядных устройств.Эти зарядные устройства имеют разные типы электроники. Вы не можете использовать другое зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, потому что это может привести к несчастным случаям. Производители разработали зарядные устройства, которые показывают ток, напряжение, а также время зарядки. Кроме того, он проверяет скорость зарядки и отключает процесс в случае возникновения проблем. Напротив, зарядные устройства для никель-металлогидридных устройств не обладают параметрами безопасности.

Размер

— это более совершенный элемент с меньшим весом, чем у большинства аккумуляторных технологий. Металлогидрид никеля относится к числу тяжелых ячеек.При транспортировке важно учитывать вес. Литий-ионные аккумуляторы можно перемещать из одного места в другое без особых затрат энергии.

Опасно

Металлогидрид никеля не так опасен, как литий-ионный. Металлогидрид никеля не вызывает возгорания при контакте с кислородом. Литий-ионный взрыв при воздействии кислорода. Следовательно, для гарантии безопасности требуется схема защиты.

Цена

Самое главное при покупке ячейки — это проверка цены товара.Стоимость литий-ионных аккумуляторов почти в три раза больше, чем у других аккумуляторов. Металлогидрид никеля доступен по цене. Рост спроса на элементы в бытовой электронике приведет к снижению цен на литий.

Лучшие производители аккумуляторов Nimh рекомендуют

Grepow : Компания Grepow была основана в 1998 году и начала производить никель-металлогидридные батареи, а также успешно разработала высокомощные батареи с низким уровнем саморазряда. Сейчас аккумуляторы Grepow Nimh широко используются в приложениях, требующих более высокой мощности, например, в автомобилях с радиоуправлением, игрушках, электроинструментах (например.грамм. электродрель, пилы, угловые шлифовальные машины и т. д.), а также некоторые медицинские приборы на мировом рынке.

Заключение

Nimh имеет длительный срок службы и обеспечивает высокую плотность энергии. Это сделало его широко используемым на небольших и мощных приборах. Эти приложения включают цифровые камеры, фонарики, mp3-плееры, игрушки и устройства GPS. Кроме того, клетки считаются безопасными. В нем меньше вредных материалов, не разрушающих окружающую среду. Обязательно ознакомьтесь с мерами предосторожности, рекомендованными производителями.

Вам также может понравиться

1. Взрываются ли NiMH аккумуляторы?
2. Как хранить и ухаживать за батареями Nimh?
3. Какова максимальная скорость разряда никель-металлгидридных аккумуляторов?
4. Ni-MH батареи и их эффект памяти
Батарея
5. AA: размеры, размеры и сравнение

Если вас интересуют никель-металлгидридные аккумуляторы Grepow с высокой скоростью разряда, свяжитесь с нами по электронной почте: [email protected]

3.0 Металлогидрид никеля (NiMH)

3.1 Принцип работы NiMH

Принципы работы NiMH-элементов основаны на их способности поглощать, выделять и переносить (перемещать) водород между электродами внутри элемента. В следующих разделах будут обсуждаться химические реакции, происходящие внутри элемента при заряде и разряде, а также неблагоприятные последствия условий перезаряда и переразряда.

Успех технологии аккумуляторов NiMH обусловлен использованием в отрицательном электроде редкоземельных водородопоглощающих сплавов (обычно известных как металлы Misch).Эти металлические сплавы способствуют высокой плотности энергии отрицательного электрода NiMH, что приводит к увеличению объема, доступного для положительного электрода. Это основная причина большей емкости и более длительного срока службы никель-металлгидридных батарей по сравнению с конкурирующими вторичными батареями.

3.2 Химическая реакция при загрузке

Когда NiMH-элемент заряжается, положительный электрод выделяет водород в электролит. Водород, в свою очередь, поглощается и накапливается в отрицательном электроде.Реакция начинается, когда гидроксид никеля (Ni (OH) 2) в положительном электроде и гидроксид (OH) из электролита объединяются. В результате образуется оксигидроксид никеля (NiOOH) внутри положительного электрода, вода (h30) в электролите и один свободный электрон (e¯). На отрицательном электроде металлический сплав (M) в отрицательном электроде, вода (h30) из электролита и электрон (e¯) реагируют с образованием гидрида металла (MH) в отрицательном электроде и гидроксида (OH¯) в электролит.См. Рис. 3.2. Химические уравнения и рис. 3.3. Транспортная диаграмма.

Поскольку тепло генерируется как часть общей химической реакции во время зарядки NiMH элемента, описанная выше реакция зарядки является экзотермической. Когда элемент заряжается, тепловыделение может не накапливаться, если оно эффективно рассеивается. Если аккумулятор чрезмерно заряжен, могут возникнуть экстремально высокие температуры. См. Разделы 3.4 Перегрузка и 3.5 Переразряд.

3.3 Химическая реакция разряда

Когда NiMH-элемент разряжен, химические реакции противоположны тем, что происходят при зарядке. Водород, хранящийся в металлическом сплаве отрицательного электрода, выделяется в электролит с образованием воды. Эта вода затем выделяет ион водорода, который поглощается положительным электродом с образованием гидроксида никеля. См. Рис. 3.2. Химические уравнения и рис. 3.3. Транспортная диаграмма. Для NiMH ячеек процесс перемещения или транспортировки водорода от отрицательного электрода к положительному электроду поглощает тепло и, следовательно, является эндотермическим.Тепло продолжает поглощаться до тех пор, пока ячейка не достигнет состояния избыточного разряда, при котором внутри элемента происходит вторичная реакция, приводящая к повышению температуры. См. Раздел 3.5 Чрезмерный разряд.

3,4 Перегрузка

имеют механизм рекомбинации кислорода, который замедляет рост давления, вызванный перезарядкой. Перезаряд ячейки происходит после того, как положительный электрод 1) больше не имеет гидроксида никеля для реакции с гидроксидом из электролита, и 2) начинает выделять кислород.Кислород диффундирует через сепаратор, где отрицательный электрод рекомбинирует кислород с накопленным водородом с образованием избытка воды в электролите. Если эта рекомбинация кислорода происходит медленнее, чем скорость, с которой кислород выделяется из положительного электрода, результатом является накопление избыточного кислорода (газа), что приводит к увеличению давления внутри ячейки. Для защиты от первых стадий перезаряда NiMH-элементы сконструированы с отрицательным электродом, имеющим емкость (или активный материал) больше, чем положительный электрод.Это помогает замедлить рост давления за счет наличия более активного материала в отрицательном электроде для эффективной рекомбинации выделяющегося кислорода. См. Рисунок 3.4, Диаграмма полезной емкости.

Чрезмерная перезарядка никель-металлгидридного элемента может привести к необратимой потере емкости и срока службы. Если элемент перезаряжается до точки, при которой давление начинает расти, возникают повышенные температуры, которые могут привести к потере электролита в сепараторе. Потеря электролита внутри сепаратора (или «высыхание сепаратора») препятствует правильному переносу водорода к электродам и от них.Кроме того, если ячейка сильно перезаряжена и выделяется чрезмерное количество кислорода (газа), давление может быть сброшено через предохранительный клапан в положительном выводе. Это удаляет элементы из ячейки, необходимые для правильного функционирования. Для защиты от разрушительного воздействия перезарядки необходимо использовать соответствующие устройства для зарядки. См. Раздел 3.8.2 Прекращение зарядки NiMH.

3,5 Перегрузка

Существует две фазы чрезмерной разрядки NiMH-элемента.На первом этапе активный материал положительного электрода полностью истощается, и начинается образование газообразного водорода. Поскольку отрицательный электрод содержит более активный материал (гидрид металла), он способен поглощать часть газообразного водорода, выделяемого положительным электродом. Любой водород, не поглощенный отрицательным электродом, начинает накапливаться в ячейке, создавая давление. Вторая фаза начинается, когда весь отрицательный электрод полностью истощает активный материал. Когда оба электрода полностью разряжены, отрицательный электрод поглощает кислород, что приводит к потере полезной емкости.

Чрезвычайный избыточный разряд никель-металлгидридного элемента приводит к чрезмерному выделению газов на электроды, что приводит к необратимым повреждениям в двух формах. Во-первых, накопительная способность отрицательного электрода уменьшается, когда кислород постоянно занимает место хранения водорода, а во-вторых, избыточный водород выделяется через предохранительный клапан, уменьшая количество водорода внутри элемента. Для защиты от разрушающего воздействия чрезмерного разряда необходимо использовать соответствующие концевые заделки разряда. См. Рисунок 3.7.4 NiMH-реле низкого напряжения или отсечка напряжения.

3.6 Скорость передачи

Максимальная скорость, которую может достичь ячейка для короткого импульса, зависит от конструкции ячейки, температуры и способа, которым она собирается в блок. Это станет более ясным после просмотра Раздела 3.7.1 «Емкость NiMH».

3.7 NiMH разрядные характеристики

Разрядные характеристики NiMH аккумуляторов (как элементов, так и аккумуляторных блоков) зависят от многих факторов. Эти факторы включают емкость, напряжение, скорость разряда, прекращение разряда (или отключение напряжения), согласование (элементов в аккумуляторной батарее), внутреннее сопротивление и температуру.

3.7.1 NiMH Емкость

Инженеров и проектировщиков обычно больше всего интересует, как долго батарея будет обеспечивать ток, необходимый для работы части оборудования или устройства. Продолжительность времени прямо пропорциональна емкости аккумулятора и скорости разряда. Емкость, определяемая как C, — это содержание электрического тока в батарее, выраженное в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч). Емкость батареи определяется путем разряда батареи известным постоянным током до тех пор, пока не будет достигнуто заданное конечное напряжение.Количество времени, необходимое для разряда батареи до конечного напряжения, умноженное на скорость тока, при которой батарея была разряжена, является номинальной емкостью батареи. Следовательно, батарея будет рассчитана на 1500 мАч, если она будет разряжена со скоростью 150 мА до конечного напряжения 1,0 В на элемент и разряжается в течение 10 часов.

Для пояснения, скорость тока (заряда или разряда), прикладываемого к батарее, часто определяется в терминах номинальной емкости C батареи.Например, батарея емкостью 1500 мАч, разряженная со скоростью C / 2 (или 0,5C), будет иметь 750 мАч, разряженных от батареи в час. Таким образом, скорость разряда C / 2 аккумулятора емкостью 1500 мАч составляет 750 мА, но это не означает, что заряда аккумулятора хватит на 2 часа!

Одно из самых больших заблуждений относительно никель-металлгидридных элементов состоит в том, что номинальная емкость — это емкость, которую получит пользователь. Это было бы верно только в том случае, если бы пользователь заряжал и разряжал при тех же самых скоростях тока, на которых производилась оценка ячейки.

Номинальная емкость была определена Международной электротехнической комиссией (МЭК) в документе № 61436.1.3.4 как заряд 0,1C в течение 16 часов. Затем следует разряд от 0,2 ° C до напряжения 1,00 В на элемент. Однако это число иногда может быть изменено по максимальному, типичному и минимальному рейтингу ячеек. Например, количество 1000 ячеек может варьироваться от 1000 до 850 мАч. Тогда максимальная емкость будет равна 1000, даже если только небольшое количество ячеек достигает этой емкости.Номинальная емкость составит 900 мАч, и большинство протестированных элементов будут иметь эту емкость. Все эти элементы должны соответствовать минимум 850 мАч. Мы обнаружили, что для рассмотрения с другими производителями мы также должны соответствовать этой процедуре оценки ячеек

Результаты, полученные при проверке емкости аккумуляторных батарей с никель-металлгидридной технологией, могут резко измениться в зависимости от следующих значений:

• Температура
• Ставка оплаты
• Скорость разряда
• Количество ячеек в упаковке / Увеличение отсечки напряжения на ячейку

Все эти условия должны приниматься во внимание при сравнении упаковки с упаковкой и от ячейки к ячейке.

Поляризации

Когда элемент, изготовленный по технологии NiMH, подвергается действию тока, внутри элемента происходит химическое изменение. Препятствия на пути тока известны как поляризации. Поляризации:

Зная, что влияет на химию NiMH, мы можем провести тестирование, чтобы выделить любую переменную, которая может привести к противоречивым результатам.

Например, ячейка заряжена на 0.5 C с окончанием –dV. Когда проверка емкости выполняется при разряде 0,5 ° C, можно ожидать снижения емкости элемента на 5-7% по сравнению с номиналом IEC. Это объясняется, во-первых, омической поляризацией при разряде, а во-вторых, изменением заряженной энергии с использованием режима заряда –dV.

Для того, чтобы на NiMH-элементе было видно –dV, он должен подвергаться небольшому перезаряду. Это состояние перезаряда вызывает понижение напряжения. Это происходит, когда весь активный материал в ячейке химически реагирует, и кислород выделяется, а затем диффундирует в отрицательный электрод.Отрицательный электрод спроектирован так, чтобы быть больше положительного, поэтому он принимает часть этой диффузии кислорода, однако внутри элемента все еще создается давление, которое генерирует тепло. Затем тепло вызывает падение напряжения на ячейке. Прямое сравнение энергии, вводимой во время заряда, и выходной энергии во время разряда не может быть выполнено, потому что часть входящей энергии была потрачена на выделение кислорода и никогда не рекомбинировалась. Чтобы получить% от номинальной емкости, мы должны рассчитать энергию, полученную во время разряда нашего теста, с номинальной емкостью этого элемента IEC

3.7.2 NiMH Напряжение

Профиль напряжения разряда NiMH батареи считается «плоским» (см. Рисунок 3.7.2 Профиль разряда C / 10 при 25 ° C) и изменяется в зависимости от скорости разряда и температуры. Когда полностью заряженная батарея разряжается, напряжение начинается с 1,5 вольт, а затем резко падает до 1,3 вольт. Напряжение остается в пределах от 1,3 до 1,2 В примерно на 75% профиля до тех пор, пока не произойдет второе внезапное падение напряжения, когда полезная емкость батареи начнет истощаться.На этом этапе разрядный ток (или нагрузка) прерывается на безопасном уровне напряжения (см. Раздел 5.4 «Отключение при низком напряжении или отсечка по напряжению»). При повышенных скоростях разряда весь профиль разряда уменьшается из-за потерь в омической поляризации (внутреннее сопротивление). При высоких температурах профиль разряда увеличивается за счет увеличения потенциала (напряжения) между электродами. При температурах ниже 10 ° C (50 ° F) концентрационная поляризация значительно снижает напряжение и полезную емкость.Это вызвано увеличением энергии, необходимой для транспортировки молекул внутри батареи. См. Раздел 2 «Принципы работы и конструкции».

Промышленный стандарт для номинального напряжения никель-металлгидридного элемента составляет 1,2 вольт. Это значение представляет собой номинальное напряжение элемента, который разряжается со скоростью C / 10 при температуре 25 ° C (77 ° F) до конечного напряжения 1,0 вольт. Этот отраслевой стандарт используется в основном для обозначения номинального напряжения аккумуляторных батарей. Например, аккумуляторная батарея, состоящая из трех последовательно соединенных ячеек, будет оценена как 3.Аккумулятор на 6 В. Рисунок 3.7.2, Профиль разряда C / 10 при 25 ° C, показывает, что номинальное напряжение никель-металлгидридного элемента чуть выше 1,2 вольт.

Для технических приложений и расчетов номинальное напряжение аккумуляторной батареи дает полезное приближение к среднему напряжению во время разряда. Номинальное напряжение можно просто рассчитать после разрядки аккумулятора. Чтобы рассчитать номинальное напряжение, разделите энергию батареи [ватт-часы (Втч)] на емкость [ампер-часы (Ач)].Этот расчет оказывается полезным, когда батарея разряжается при высоких температурах, поскольку в этих условиях номинальное напряжение будет увеличиваться.

3.7.3 Скорость разряда NiMH

Поставляемая емкость и номинальное напряжение батареи зависят от силы тока, при которой батарея разряжается. Для никель-металлгидридных аккумуляторов существенного влияния на емкость и напряжение при скорости разряда ниже 1С не наблюдается. Снижение номинального напряжения происходит при скорости разряда от 1C до 3C для всех размеров NiMH ячеек, за исключением серии ячеек с высокой скоростью.

3.7.4 NiMH Отключение по низкому напряжению или отсечка напряжения

Чтобы предотвратить возможное непоправимое повреждение батареи из-за изменения полярности одной или нескольких ячеек во время разряда, нагрузка (ток разряда) должна быть отключена до того, как батарея будет полностью разряжена. Повреждения можно избежать, прекратив разряд в точке, где практически вся емкость аккумулятора была получена, но при этом сохраняется безопасный уровень напряжения. Такое снятие нагрузки называется отключением по низкому напряжению или отсечкой по напряжению.Емкость батареи немного зависит от отсечки напряжения, используемой в конце разряда. Продолжение разряда до более низких конечных напряжений может немного увеличить передаваемую емкость, однако, если конечное напряжение установлено ниже рекомендуемого напряжения отсечки, срок службы батареи будет уменьшен. В следующей таблице приведены рекомендации по отключению напряжения для значений скорости разряда менее 1С:

Где MPV — напряжение в средней точке одиночного элемента при заданной скорости разряда (обычно 1.3), а n — количество ячеек в пачке. При скорости разряда более 1C MPV будет уменьшаться.

3,7,5 NiMH Соответствующий

Под согласованием понимается группировка отдельных никель-металлгидридных элементов с аналогичной емкостью, которые будут использоваться в аккумуляторном блоке. Обычно соответствие ячеек в аккумуляторной батарее находится в пределах 2%. Согласование исключает возможность изменения полярности одной или нескольких ячеек в аккумуляторной батарее из-за слишком большого диапазона емкости объединенных ячеек. Согласование становится более важным по мере увеличения количества ячеек в аккумуляторной батарее.Это связано с тем, что потенциал одной ячейки имеет емкость, значительно меньшую, чем средняя емкость других оставшихся ячеек. В результате ячейка с наименьшей емкостью имеет потенциал изменить полярность, в то время как другие элементы остаются на безопасном уровне напряжения до достижения отсечки напряжения. Если в аккумуляторной батарее одна или несколько ячеек перевернуты до того, как будет достигнуто отключение напряжения, производительность и срок службы будут снижены.

3.7.6 NiMH Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление NiMH ячеек зависит от размера, конструкции и химического состава ячеек.В различных элементах NiMH используются разные материалы для достижения желаемых рабочих характеристик. Выбор этих материалов также влияет на внутреннее сопротивление ячейки. Поскольку NiMH-элементы разного размера, конструкции и химического состава различны, не существует единого значения внутреннего сопротивления, которое можно было бы определить в качестве стандарта. Внутреннее сопротивление каждой ячейки измеряется в м на частоте 1000 Гц.

3.7.7 NiMH Температура

Для достижения оптимальной емкости и срока службы никель-металлгидридной батареи рекомендуемый диапазон температуры при разрядке стандартной батареи составляет от 0 ° C (32 ° F) до 40 ° C (104 ° F).Из-за характеристик эндотермического разряда NiMH-элементов, разрядная мощность умеренно увеличивается при более высоких температурах, но при этом сокращается срок службы. При более низких температурах производительность снижается более значительно из-за поляризации ячеек. См. Раздел 3.7.7. Это вызвано снижением транспортных возможностей (способности перемещать ионы внутри электродов). Для большинства никель-металлгидридных батарей следующая таблица показывает типичное влияние температуры на емкость при скорости разряда C / 5.

3.8 Обзор характеристик заряда NiMH

Зарядка или перезарядка никель-металлгидридных батарей (как элементов, так и аккумуляторных блоков) — это процесс замены энергии, которая была удалена или разряжена из батареи. Производительность аккумулятора, а также продолжительность цикла зависят от эффективной зарядки. Три основных критерия эффективной зарядки:

• Выберите подходящий тариф
• Выберите подходящий способ прекращения зарядки
• Контроль температуры

3.8.1 Тарифы на оплату NIMH

По мере увеличения емкости NiMH элементов возрастает потребность в более быстрой зарядке. Это приводит к более высокой скорости зарядки, что требует осторожности, чтобы обеспечить полную зарядку при минимизации потенциального ущерба от перезарядки. Медленная зарядка по-прежнему является надежным методом, но не все батареи можно медленно заряжать без какой-либо нагрузки. Некоторые химические элементы NiMH-элементов имеют более высокую емкость и лучше подходят для более популярных методов быстрой зарядки.

3.8.2 Прекращение оплаты NIMH

Правильный контроль зарядки никель-металлгидридной батареи имеет решающее значение для достижения оптимальной производительности. Контроль заряда включает в себя надлежащее прекращение заряда, чтобы предотвратить перезарядку аккумулятора. Под перезарядкой батареи понимается состояние, при котором батарея больше не может принимать (хранить) энергию, поступающую в батарею. В результате внутри ячейки повышаются давление и температура. Если ячейке позволяют оставаться в состоянии перезарядки, особенно при высоких скоростях заряда, давление, создаваемое внутри ячейки, может быть сброшено через предохранительный клапан, расположенный внутри положительного вывода.Это может привести к повреждению батареи, что приведет к сокращению срока службы и емкости.

Чтобы предотвратить повреждение аккумулятора, прекращение заряда является одним из наиболее важных элементов, применяемых к любому методу контроля заряда. Управление зарядкой может использовать один или несколько из следующих методов прекращения зарядки. Три основных метода прекращения заряда — это время, напряжение и температура.

3.8.2.1 Время

Методы управления зарядкой на основе времени прекращают зарядку батареи через заранее определенный промежуток времени.Этот метод следует использовать при медленной зарядке, чтобы избежать чрезмерной перезарядки, и использовать в качестве резервного вторичного терминирования для всех методов быстрой зарядки.

3.8.2.2 Напряжение

Методы контроля заряда, основанные на напряжении, привлекательны из-за предсказуемого профиля напряжения заряда никель-металлгидридной батареи (см. Раздел 3.8.3 Номенклатура окончания заряда). Профиль напряжения заряда никель-металлгидридной батареи неизменен независимо от уровня заряда батареи. Однако методы прекращения заряда на основе напряжения обычно возникают после того, как батарея уже достигла состояния перезарядки.Кроме того, методы, основанные на напряжении, могут быть неприменимы при скоростях ниже C / 4 и подвержены ложному завершению из-за радиочастотного шума. Также необходимо включить датчики температуры для прекращения заряда, если температура станет слишком высокой. К таким устройствам относятся термостаты и сбрасываемые предохранители с положительным температурным коэффициентом.

Обнаружение пикового напряжения (PVD)

Рекомендуемый метод завершения заряда на основе напряжения — определение пикового напряжения или PVD. Этот метод включает определение падения напряжения после того, как аккумулятор достигнет своего пикового напряжения и станет чрезмерно заряженным (см. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения начислений). Этот метод рекомендуется, потому что он снижает риски перезарядки по сравнению с другими методами завершения заряда напряжения. Чтобы предотвратить существенное повреждение аккумулятора, рекомендуется максимальное падение напряжения на элемент до 3 мВ перед отключением, чтобы ограничить величину избыточного заряда аккумулятора. Кроме того, для повышения чувствительности частота дискретизации микросхемы зарядного устройства более высокая.

Отрицательное дельта V (-ΔV)

Отрицательная дельта V (-ΔV), как и PVD, следует той же концепции определения падения напряжения батареи после того, как батарея достигла своего пикового напряжения.Разница в том, что изменение или падение напряжения увеличивается до 3-5 мВ на элемент до того, как заряд завершится. Этот метод позволяет батарее подвергаться более длительному перезаряду и обычно не рекомендуется. См. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения начисления

3.8.2.3 Температура

Экзотермический характер заряжаемых никель-металлгидридных аккумуляторов связан с выделением тепла при зарядке аккумулятора, особенно непосредственно перед и во время перезаряда. Прекращение заряда на основе температуры определяет это повышение температуры и прекращает заряд, когда батарея достигает температуры, которая указывает, когда приближается полная зарядка.Этот тип прекращения заряда рекомендуется из-за его надежности при обнаружении перезаряда, однако он требует осторожности при выборе уставок в схеме заряда, чтобы избежать преждевременного прекращения заряда или неспособности обнаружить перезаряд, когда аккумулятор подвергается воздействию экстремальных температур.

Изменение температуры (ΔT)

Изменение температуры или ΔT — это метод, который измеряет разницу превышения температуры батареи над начальной (окружающей) температурой во время зарядки.Заряд прекращается, когда скорость изменения температуры достигает заданного значения. См. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения начислений

Изменение температуры / изменение времени (dT / dt)

Рекомендуемый метод завершения зарядки на основе температуры для всех методов быстрой зарядки — dT / dt (см. Раздел 6.3 «Номенклатура прекращения зарядки»). Этот метод отслеживает изменение температуры T по сравнению с изменением во времени t и считается наиболее точным, поскольку он определяет начало перезарядки раньше, чем другие методы.Базовая температура прекращения dT / dt составляет 1 ° C в минуту, но зависит от конструкции блока. При использовании терминатора dT / dt рекомендуется подзарядка для полной зарядки аккумулятора (см. Раздел 3.8.6.5 Подзарядка).

Температурное отключение (TCO)

Температурная отсечка или TCO — это вторичная оконечная нагрузка, необходимая для всех методов быстрой зарядки с использованием dT / dt и / или PVD. Этот метод основан на абсолютной температуре батареи и рекомендуется только в качестве отказоустойчивой стратегии, чтобы избежать разрушительного нагрева в случае отказа любого или всех других методов прекращения заряда.См. Раздел 3.8.3 Номенклатура прекращения начисления

3.8.3 Номенклатура NIMH для прекращения начислений

3.8.4 NIMH Температура и эффективность заряда

Рекомендуемая температура зарядки составляет от 10 ° C (50 ° F) до 40 ° C (104 ° F). Если NiMH аккумулятор подвергается воздействию высоких температур (выше 40 ° C, 104 ° F) из-за перезарядки или внешних источников тепла, эффективность заряда (увеличение емкости аккумуляторов на единицу входящего заряда) будет снижена.Чтобы избежать снижения эффективности заряда, в аккумуляторных батареях следует применять методы контроля заряда, чтобы ограничить количество выделяемого избыточного тепла. Кроме того, крайне важно не размещать батареи в непосредственной близости от других источников тепла или в отсеках с ограниченным охлаждением или вентиляцией.

При температуре ниже 10 ° C (50 ° F) эффективность зарядки также снижается, что приводит к увеличению времени, необходимого для зарядки. Низкие температуры подавляют транспортные возможности (способность перемещать ионы внутри электродов), вызывая низкую эффективность заряда (см. Раздел 3.7.1 «Производственные мощности и конструкция NiMH»; Возможности скорости). Зарядка при температуре ниже 0 ° C (32 ° F) не рекомендуется

3.8.5 Методы начисления NIMH

Не все методы заряда рекомендуются для всех химических элементов NiMH, поскольку они не одинаковы. В различных элементах NiMH используются разные материалы для достижения определенных желаемых рабочих характеристик. Выбор этих материалов также влияет на зарядные характеристики аккумуляторов. Таким образом, для каждого метода зарядки указан любой метод, который может вызвать проблемы с некоторыми батареями.См. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки для получения информации о рекомендуемых токах зарядки и окончании зарядки.

3.8.5.1 Медленная зарядка

Когда время зарядки не является проблемой и требуется максимальная емкость аккумулятора, часто используется метод медленной зарядки. В этом методе используется заряд менее 0,1 ° C в течение более 16 часов (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Тем не менее, с недавними разработками некоторых химических элементов NiMH, которые лучше подходят для более быстрых методов зарядки, медленная зарядка не рекомендуется для всех NiMH аккумуляторов.

3.8.5.2 Стандартная плата

Этот метод можно использовать для большинства химических элементов NiMH.Стандартная зарядка представляет собой простую систему со скоростью заряда 0,1C в течение 16 часов (см. Рисунок 3.8.5 Способы зарядки NiMH). Поскольку скорость зарядки низкая и заряд прекращается через 16 часов, снижается риск перезарядки и повышения температуры. Обратной стороной этого метода является невозможность определить уровень заряда аккумулятора в момент начала зарядки. Таким образом, аккумулятор с глубиной заряда 60% (DOD) или 40% уровнем заряда (SOC), который заряжается с помощью этого метода, будет иметь такое же количество заряда, что и полностью разряженный аккумулятор.Это приводит к перезарядке частично разряженной батареи до истечения времени.

3.8.5.3 Время заряда

Для более быстрого метода зарядки аккумуляторы обычно можно зарядить за 6–16 часов. Этот метод зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов требует особого внимания перед выбором. Поскольку в этом методе используются более высокие значения тока (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки), необходимы два метода завершения: синхронизированный и TCO. Последний из двух выводов потребует, чтобы в батарее был термистор для определения температуры во время цикла зарядки.Если использовалось только синхронизированное завершение зарядки, аккумулятор может перезарядиться, особенно если частично разряженный аккумулятор был заряжен с помощью этого метода. Для некоторых химических элементов NiMH это может значительно ухудшить характеристики батареи.

3.8.5.4 Быстрая зарядка

Метод быстрой зарядки хорош для приложений, которым требуется более быстрое время зарядки, но батарейный отсек не позволяет хорошо отводить тепло. Методы быстрой зарядки обычно заряжают от 2,5 до 6 часов при нулевом уровне заряда.От 25 ° C до 0,5 ° C (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Этот метод зарядки использует PVD, — ΔV, dT / dt или ΔT с резервированием по времени. Дополнительные сведения о зарядке см. В разделе 3.8.6 Процедура быстрой / быстрой зарядки. В этой системе обычно используется резервная температура для защиты от перезарядки. Преимущество этого метода зарядки — возможность безопасно заряжать аккумуляторы, находящиеся в любом состоянии заряда. Другими словами, частично разряженный аккумулятор можно заряжать без риска перезарядки. Недостатком этого типа системы является дополнительная сложность и стоимость зарядного устройства.

3.8.5.5 Быстрая зарядка

Когда время — ограниченный ресурс и хорошо отводится тепло, лучше всего подходят методы быстрой зарядки. При использовании методов быстрой зарядки аккумуляторы заряжаются за 2,5 часа или меньше. Как и метод быстрой зарядки, этот метод имеет повышенные тарифы и требует трех отдельных завершений зарядки (см. Рисунок 3.8.5 Технические характеристики метода зарядки). Некоторые из никель-металлгидридных аккумуляторов большей емкости не выдерживают постоянной скорости заряда 1,0 ° C. В настоящее время хорошее правило — не заряжать постоянно выше 1.0C или 3,0 ампер. Дополнительные сведения о зарядке см. В разделе 3.8.6 Процедура быстрой / быстрой зарядки. Как и в случае с Быстрая зарядка, преимущества метода быстрой зарядки — это возможность безопасно заряжать аккумуляторы, находящиеся в любом состоянии заряда, за короткий период времени. К минусам, опять же, относятся добавленная сложность зарядного устройства и стоимость.

3.8.5.6 Плата за обслуживание

В отличие от предыдущих шести методов, метод поддерживающей зарядки не считается средством зарядки разряженной батареи до полной емкости.Скорее, этот метод используется для предотвращения саморазряда батареи, когда она не используется. См. Раздел 3.9 Хранение батареи.

3.8.6 NIMH Процедура быстрой / быстрой зарядки

Следующая процедура описывает шесть шагов для быстрой или быстрой зарядки NiMH аккумулятора. Эти шаги позволят понять, что производители микросхем зарядных устройств пытались встроить в свои микросхемы.

3.8.6.1 Плата за инициализацию

Перед быстрой или быстрой зарядкой аккумулятора рекомендуется подзарядить капелькой.Запуск импульсной подзарядки C / 10-C / 50 хорош по двум причинам. Во-первых, чтобы повысить температуру, если батареи холодные, а во-вторых, чтобы убедиться в отсутствии проблем с батареями или схемой зарядки.

3.8.6.2 Измерение температуры

Перед началом быстрой или быстрой зарядки температура должна составлять от 10 ° C до 40 ° C. Это делается как часть этапа подзарядки. Если аккумулятор подвергался воздействию более низких температур, перед началом быстрой зарядки необходимо поднять температуру аккумулятора выше 10 ° C.Кроме того, обратите внимание, что параметры dT / dt будут достигнуты в начале быстрой зарядки на холодном аккумуляторе, что приведет к преждевременному завершению работы. Многие зарядные устройства включают «низкотемпературный запрет», чтобы свести на нет это событие.

3.8.6.3 Измерение напряжения блока (PVM)

Измерение напряжения аккумуляторной батареи также является частью этапа непрерывной зарядки. Измерение напряжения батареи (PVM) может использоваться для проверки того, что батарея находится на надлежащем уровне напряжения, и для проверки наличия тока для зарядки.Время (от нескольких секунд до 10 минут) и напряжение (1,1 В x количество ячеек) зависят от типа и количества используемых ячеек. Если напряжение аккумулятора не достигается за установленное время (обычно около 20 минут), заряд прекращается. Для PVM рекомендуется импульсная зарядка со скоростью от C / 10 до C / 50, но можно использовать постоянную скорость заряда от C / 10 до C / 50.

3.8.6.4 Быстрая / быстрая зарядка

Методы быстрой зарядки или быстрой зарядки требуют трех режимов прерывания:

1. PVD, или –ΔV, или dT / dt, или ΔT
2. Таймер
3. Отключение по температуре (TCO).

См. Таблицу 3.8.5 Спецификация метода зарядки для получения информации о тарифах.

3.8.6.5 Пополнение баланса

Подзарядка используется только в том случае, если быстрая зарядка или быстрая зарядка не полностью заряжают батареи. Это происходит с некоторыми окончаниями dT / dt и T. Перед использованием быстрой зарядки dT / dt или T параметры зарядки и завершения необходимо протестировать внутри устройства. Поскольку добавочный заряд постоянным током имеет тенденцию к отщеплению энергии, дополнительный заряд лучше всего выполнять в виде импульсного заряда.Дозаправка прекращается по времени и составляет от C / 10 до C / 40 от скорости быстрой зарядки.

3.8.6.6 Техническое обслуживание

Поддерживающий заряд сохраняет полный заряд аккумулятора до тех пор, пока он не будет извлечен из зарядного устройства. В течение первых 24 часов после зарядки аккумулятор теряет около 5% своей энергии из-за саморазряда аккумулятора. Стандартный поддерживающий заряд со скоростью C / 128 предназначен для предотвращения этого саморазряда. Некоторые химические компании NiMH способны выдерживать расходы на техническое обслуживание до уровня C / 64.Непрерывная зарядка на низких скоростях не очень эффективна, поэтому рекомендуется импульсная зарядка.

3.9 Обзор аккумуляторов NiMH

Со временем емкость и напряжение никель-металлгидридных аккумуляторных батарей уменьшаются при хранении или неиспользовании. Это вызвано химической реакцией, происходящей внутри клеток, обычно называемой саморазрядом. Влияние саморазряда будет сведено к минимуму, если неиспользуемые батареи будут храниться должным образом. Правильное хранение никель-металлгидридных аккумуляторов требует как контроля температуры, так и управления запасами.

3.9.1 Температура хранения NiMH и смена батарей

Температура является основным фактором, влияющим на скорость саморазряда неиспользуемой батареи. По мере увеличения температуры хранения увеличивается скорость саморазряда, что приводит к уменьшению максимального времени хранения батареи. Лучше всего хранить батареи в среде с контролируемой температурой, чтобы можно было точно определить максимальное время хранения. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения показывает диапазон температур хранения, при котором могут храниться никель-металлгидридные аккумуляторы, а также максимальное время, в течение которого аккумулятор может оставаться неиспользованным перед включением в цикл.

способность батареи к накоплению энергии будет уменьшена, если позволить батарее полностью саморазрядиться.Влияние саморазряда можно исправить, если батареи подвергаются циклам зарядки и разрядки. В начальном цикле зарядки / разрядки аккумулятор достигает примерно 95% номинальной емкости. Полная мощность будет достигнута на втором и третьем циклах.

3.9.2 NiMH Уровень заряда

Уровень заряда (SOC) неиспользованной никель-металлгидридной батареи не влияет на требуемую температуру хранения или максимальное время хранения (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения отВремя хранения). Полностью разряженный аккумулятор прослужит при хранении до тех пор, пока аккумулятор полностью заряжен. Таким образом, NiMH аккумуляторы можно хранить в любом состоянии заряда.

3.9.3 Рекомендации по хранению NiMH

Ключом к правильному хранению никель-металлгидридных аккумуляторных батарей является правильная практика управления запасами. Чтобы продлить срок службы батареи и сохранить работоспособность батареи, соблюдайте следующие пять рекомендаций:

1. Практика ротации запасов FIFO (первым пришел — первым ушел).
2. Никогда не храните батареи под нагрузкой.
3. Храните батареи в среде с контролируемой температурой (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения).
4. Переключайте батареи (см. Рисунок 3.9.1 Зависимость температуры хранения от времени хранения).
5. Храните батареи при влажности 65% (± 20%).

Металлогидриды для NiMH аккумуляторов

В этом случае AB ₂ обычными элементами для A являются Ti, Zr, Hf и другие редкоземельные элементы (кроме Lu).Обычными элементами B-позиции являются Cr, V, Fe и Mn. Для повышения производительности батареи можно сделать множество замен для A и B. Компания Daimler Benz разработала TiZr _0,02 V _0,43 Fe _0,09 Cr _0,05 Mn _01,5 ( Таблица 2 , № 10, № продукта 685941), коммерческий сплав, имеющий разумную цену. ²⁸

Третий класс материалов, которые могут иметь потенциал в NiMH батареях, — это гидриды AB. Обычно они имеют структуры типа «CsCl» (Strukturbericht B2, пространственная группа Pm-3m).Либовиц ²⁹ впервые сообщил о гидридах ZrNi, которые гидрировались около 100 ° C, а в 1974 году Рейли ³⁰ разработал сплав FeTi (, таблица 2 , № 17), который образовывал FeTiH и FeTiH _1,5 и демонстрировал два плато при 30 ° С. Рейли ³¹ также обнаружил TiFe _0,7 Mn _0,2 , который показывает H / M = 1 при 40 ° C, и Sandrock ³² разработал TiFe _1-y Al _y (y = 0,04 до 0,10), TiFe _0,85 Mn _0.15 и TiFe _0,8 Ni _0,2 (, таблица 2, , номера 17 и 18). ³²

Замены A и B в AB ₅ и AB ₂ Соединения

Гидриды линейных соединений: LaNi ₅ , YNi ₅ (№ продукта 693928), CeNi ₅ , MmNi ₅ и другие. Компоненты A и B обычно заменяют для получения наиболее желаемых свойств. Например, свойства изотермы изменяются для получения желаемого давления плато, в некоторых случаях почти на два порядка величины вблизи рабочей температуры.LaNi ₅ — это модельный состав с давлением плато 1,5 атм; NdNi ₅ , CeNi ₅ и другие также имеют высокое давление плато. Замещения A-узла связаны с коммерческими смесями сплавов мишметалла (La, Pr, Ce, Nd). В этом случае гистерезис увеличивается, но емкость накопления водорода не уменьшается. Также возможны частичные замещения в таких соединениях, как Mm _1-x CaNi ₅ , которые приводят к пониженным давлениям плато, а также гистерезису.Замены B-сайта Ni на Pt, Cu и другие не привели к полезным соединениям. С другой стороны, частичное замещение B-сайта привело ко многим изменениям термодинамических свойств. Для аккумуляторных батарей важно, чтобы изменение объема во время гидрирования / дегидрирования было минимальным; было показано, что добавление Co снижает изменение объема. Компания Sakai сообщила, что полностью замещенный MmNi ₅ , используемый в электродах аккумуляторных батарей, имеет некоторое содержание Co для увеличения срока службы электрода. ³⁷ Существуют и другие патенты и ссылки, которые не были включены в этот обзор для краткости. Коммерческие B-замещенные сплавы MmNi ₅ , содержащие Co, Al и Mn, демонстрируют плато-давление ниже 1 бар и хорошую коррозионную стойкость. Предполагается, что состав коммерческого сплава электродов составляет приблизительно MmNi _3,5 Co _0,8 Mn _0,4 Al _0,3 . Этот сплав имеет большую коммерческую ценность для аккумуляторных батарей, а также других сплавов для хранения водорода для топливных элементов и других стационарных систем хранения водорода.Частичные замещения B-сайтов на Sn, Mn, In и Si также дали гидриды с лучшими характеристиками. Наиболее интересными из них, обеспечивающими оптимальные гидрирующие свойства, являются Al и Sn. Хорошо известный LaNi _4,5 Al _0,5 использовался для приложений Tritum. Пример замещения одного B-элемента показан для LaNi _5,2 и LaNi _4,8 Sn _0,2 ( Фигуры 5 и 6 ). Можно видеть, что на срок службы в термическом цикле в значительной степени влияют изменения в легирующем элементе.Боумен улучшил свойства этих сплавов, которые использовались для тепловых насосов в космосе. ³³ Кроме того, было обнаружено, что с помощью этих замен возможно увеличение срока службы цикла. ³⁴ Редкоземельные элементы также замещаются в соединениях AB ₂ ; Для наших приложений одинаково важны такие соединения, как MmMnAl, LaMnAl, TiZr _0,02 V _0,43 Fe _0,09 Cr _0,05 Mn _01,5 и TiMn _1,4 V _0,62 .Sandrock и Goodell также выполнили циклическое изменение давления окружающей среды для Fe _0,85 Mn _0,15 Ti _0,5 и показали влияние газовых примесей на циклирование. ³⁵

Электрохимические реакции в NiMH аккумуляторах

Схема NiMH батареи показана на рис. 9 , где гидрид металла является отрицательным электродом, NiO (OH) / Ni (OH) ₂ является положительным электродом, а KOH является электролитом. С положительной стороны электрод Ni (OH) ₂ окисляется до NiO (OH) во время зарядки и восстанавливается обратно до Ni (OH) ₂ во время разрядки.На отрицательном электроде гидрид металла восстанавливается до сплава во время разряда. Уравнения окислительно-восстановительного потенциала заряда-разряда также показаны на рис. 9 . Следует отметить, что в этом типе аккумуляторов отсутствует механизм осаждения, как в Ni / Cd и других батареях; механизм заряда / разряда происходит через перенос протона между гидроксидом Ni и гидридом металла.