Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni mh. Akumulator niklowo-wodorkowy (Ni-MH)

Badania nad akumulatorami niklowo-metalowo-wodorowymi rozpoczęły się w latach 70. XX wieku jako ulepszenia akumulatorów niklowo-wodorowych, ponieważ masa i objętość akumulatorów niklowo-wodorowych nie satysfakcjonowały producentów (wodór w tych akumulatorach był pod wysokim ciśnieniem, co wymagało mocnego i ciężkiego stalowa obudowa). Zastosowanie wodoru w postaci wodorków metali umożliwiło zmniejszenie masy i objętości akumulatorów, a także zmniejszono niebezpieczeństwo wybuchu akumulatorów w przypadku przegrzania.

Od lat 80-tych technologia akumulatorów NiMH została znacznie ulepszona i zaczęto wykorzystywać go komercyjnie w różnych dziedzinach. O sukcesie akumulatorów NiNH przyczyniła się zwiększona pojemność (do 40% w porównaniu do NiCd), wykorzystanie materiałów nadających się do recyklingu (przyjaznych dla środowiska) oraz bardzo długa żywotność, często przewyższająca akumulatory NiCd.

Zalety i wady akumulatorów NiMH

Zalety

・ Większa pojemność - 40% lub więcej niż konwencjonalne akumulatory NiCd
・ Znacznie mniej wyraźny efekt „pamięci” w porównaniu z akumulatorami niklowo-kadmowymi – cykle serwisowania akumulatorów można przeprowadzać 2-3 razy rzadziej
・ Łatwy transport - transport liniami lotniczymi bez żadnych warunków
・ Przyjazny dla środowiska - nadający się do recyklingu

niedogodności

・ Ograniczona żywotność baterii – zwykle około 500-700 pełnych cykli ładowania/rozładowania (chociaż czasami mogą występować różnice w zależności od trybów pracy i urządzenia wewnętrznego).
・ Efekt pamięci - akumulatory NiMH wymagają okresowego szkolenia (cykl pełnego rozładowania/ładowania)
・ Stosunkowo krótki okres trwałości baterii – zwykle nie więcej niż 3 lata w stanie rozładowanym, po którym następuje utrata głównych cech. Chłodne przechowywanie z 40-60% częściowym naładowaniem spowolni starzenie się baterii.
・Wysokie samorozładowanie akumulatorów
・ Ograniczona pojemność mocy — przekroczenie dopuszczalnego obciążenia skróci żywotność baterii.
・ Wymagana jest dedykowana ładowarka stopniowa, ponieważ ładowanie generuje dużo ciepła, a akumulatory NiMH ulegną przeładowaniu.
・ Słaba tolerancja na wysoką temperaturę (powyżej 25-30 stopni Celsjusza)

Projektowanie baterii i akumulatorów NiMH

Nowoczesne akumulatory niklowo-wodorkowe mają konstrukcję wewnętrzną podobną do akumulatorów niklowo-kadmowych. Dodatnia elektroda z tlenku niklu, elektrolit alkaliczny i obliczone ciśnienie wodoru są takie same w obu systemach akumulatorowych. Różnią się tylko elektrody ujemne: dla akumulatorów niklowo-kadmowych - elektroda kadmowa, dla niklowo-metalowo-wodorkowych - elektroda oparta na stopie metali absorbujących wodór.

W nowoczesnych akumulatorach niklowo-metalowo-wodorkowych stosuje się kompozycję stopu adsorbującego wodór typu AB2 i AB5. Inne stopy AB lub A2B nie są szeroko stosowane. Co oznaczają tajemnicze litery A i B w stopie? - Metal (lub mieszanina metali) jest ukryty pod symbolem A, a gdy tworzą się wodorki, generowane jest ciepło. W związku z tym symbol B oznacza metal, który reaguje endotermicznie z wodorem.

W przypadku elektrod ujemnych AB5 stosuje się mieszaninę pierwiastków ziem rzadkich z grupy lantanu (składnik A) i niklu z domieszkami innych metali (kobalt, aluminium, mangan) - składnik B. W przypadku elektrod AB2 stosuje się tytan i nikiel z zanieczyszczeniami cyrkonu, wanadu, żelaza, manganu, chromu.

Baterie niklowo-metalowo-wodorkowe z elektrodami AB5 są bardziej powszechne ze względu na lepszą wydajność cykliczną, chociaż baterie z elektrodami AB2 są tańsze, mają większą pojemność i lepszą moc znamionową.

Podczas cyklu objętość elektrody ujemnej waha się do 15-25% pierwotnej z powodu absorpcji / wydzielania wodoru. W wyniku wahań objętości w materiale elektrody pojawia się duża liczba mikropęknięć. Zjawisko to wyjaśnia, dlaczego nowy akumulator NiMH wymaga kilku „uczących” cykli ładowania/rozładowania, aby doprowadzić moc i pojemność akumulatora do wartości nominalnych. Powstawanie mikropęknięć ma również negatywną stronę - zwiększa się powierzchnia elektrody, która koroduje wraz ze zużyciem elektrolitu, co prowadzi do stopniowego wzrostu rezystancji wewnętrznej elementu i spadku pojemności. Aby zmniejszyć szybkość procesów korozyjnych, zaleca się przechowywanie akumulatorów NiMH w stanie naładowanym.

Elektroda ujemna ma nadmierną pojemność w stosunku do dodatniej zarówno pod względem przeładowania, jak i nadmiernego rozładowania, aby zapewnić akceptowalny poziom wydzielania wodoru. Z powodu korozji stopu zdolność przeładowania elektrody ujemnej stopniowo maleje. Po wyczerpaniu się nadmiaru przeładowania na elektrodzie ujemnej pod koniec ładowania zostanie uwolniona duża ilość wodoru, co doprowadzi do uwolnienia nadmiaru wodoru przez zawory ogniwa, „odparowując” elektrolit i awaria baterii. Dlatego do ładowania akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych wymagane jest specjalne urządzenie ładujące, które uwzględnia specyficzne zachowanie akumulatora w celu uniknięcia niebezpieczeństwa samozniszczenia ogniwa akumulatora. Podczas zbierania baterii upewnij się, że ogniwa są dobrze wentylowane i nie palą w pobliżu akumulatora NiMH o dużej pojemności.

Z biegiem czasu, w wyniku cykli, samorozładowanie akumulatora wzrasta również z powodu pojawienia się dużych porów w materiale separatora i utworzenia połączenia elektrycznego między płytami elektrod. Ten problem można tymczasowo rozwiązać, kilkakrotnie głęboko rozładowując akumulator, a następnie całkowicie go naładując.

Podczas ładowania akumulatorów NiMH wytwarzana jest dość duża ilość ciepła, szczególnie pod koniec ładowania, co jest jednym ze znaków, że ładowanie musi zostać zakończone. W przypadku gromadzenia kilku ogniw baterii w baterii wymagany jest system monitorowania parametrów baterii (BMS), a także obecność odłączanych termicznie przewodzących zworek łączących część ogniw baterii. Zaleca się również podłączenie akumulatorów w akumulatorze przez zgrzewanie punktowe zworek zamiast lutowania.

Rozładowanie akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych w niskich temperaturach jest ograniczone tym, że reakcja ta jest endotermiczna i na elektrodzie ujemnej tworzy się woda, która rozcieńcza elektrolit, co prowadzi do dużego prawdopodobieństwa zamarznięcia elektrolitu. Dlatego im niższa temperatura otoczenia, tym niższa moc wyjściowa i pojemność baterii. Natomiast w podwyższonych temperaturach podczas procesu rozładowania pojemność rozładowania akumulatora NiMH będzie maksymalna.

Znajomość budowy i zasad działania pozwoli z większym zrozumieniem potraktować proces eksploatacji akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych. Mamy nadzieję, że informacje zebrane w tym artykule pozwolą przedłużyć żywotność baterii i uniknąć ewentualnych niebezpiecznych konsekwencji wynikających z niezrozumienia zasad bezpiecznego użytkowania baterii niklowo-metalowo-wodorkowych.

Charakterystyki rozładowania akumulatorów NiMH w różnych
prądy rozładowania w temperaturze otoczenia 20°C

zdjęcie zaczerpnięte z www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Akumulator niklowo-wodorkowy Duracell

zdjęcie zaczerpnięte z www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

PS.
Schemat obiecującego kierunku tworzenia baterii bipolarnych

schemat zaczerpnięty z bipolarnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Tabela porównawcza parametrów różnych typów akumulatorów

W drugiej połowie XX wieku jednym z najlepszych ładowalnych źródeł prądu chemicznego były akumulatory produkowane w technologii niklowo-kadmowej. Są nadal szeroko stosowane w różnych dziedzinach ze względu na swoją niezawodność i prostotę.

Ograniczanie

Co to jest bateria niklowo-kadmowa?

Baterie niklowo-kadmowe to akumulatory galwaniczne, które zostały wynalezione w 1899 roku w Szwecji przez Waldmara Jungnera. Do 1932 ich praktyczne zastosowanie było bardzo ograniczone ze względu na wysoki koszt stosowanych metali w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.

Udoskonalenie technologii ich produkcji doprowadziło do znacznej poprawy ich właściwości użytkowych i w 1947 roku umożliwiło stworzenie szczelnego akumulatora bezobsługowego o doskonałych parametrach.

Zasada działania i konstrukcja akumulatora Ni-Cd

Baterie te wytwarzają energię elektryczną w wyniku odwracalnego procesu oddziaływania kadmu (Cd) z wodorotlenkiem niklu (NiOOH) i wodą, w wyniku którego powstaje wodorotlenek niklu Ni (OH) 2 i wodorotlenek kadmu Cd (OH) 2 , powodując pojawienie się siły elektromotorycznej.

Baterie Ni-Cd produkowane są w szczelnych obudowach, które zawierają elektrody oddzielone neutralnym separatorem, zawierającym nikiel i kadm w roztworze galaretki alkalicznego elektrolitu (najczęściej wodorotlenku potasu, KOH).

Elektroda dodatnia to stalowa siatka lub folia pokryta pastą tlenku niklu i wodorotlenku niklu zmieszaną z materiałem przewodzącym

Elektroda ujemna to stalowa siatka (folia) z wtłoczonym porowatym kadmem.

Jedno ogniwo niklowo-kadmowe jest w stanie dostarczyć napięcie około 1,2 V, dlatego w celu zwiększenia napięcia i mocy akumulatorów stosuje się w swojej konstrukcji wiele elektrod połączonych równolegle, oddzielonych separatorami.

Charakterystyka techniczna i czym są akumulatory Ni-Cd

Baterie Ni-Cd mają następujące specyfikacje:

• napięcie rozładowania jednego elementu wynosi około 0,9-1 woltów;
• napięcie znamionowe elementu wynosi 1,2 V, aby uzyskać napięcia 12 V i 24 V, stosuje się połączenie szeregowe kilku elementów;
• pełne napięcie ładowania - 1,5-1,8 wolta;
• temperatura pracy: od -50 do +40 stopni;
• liczba cykli ładowania-rozładowania: od 100 do 1000 (w najnowocześniejszych akumulatorach - do 2000), w zależności od zastosowanej technologii;
• poziom samorozładowania: od 8 do 30% w pierwszym miesiącu po pełnym naładowaniu;
• jednostkowe zużycie energii - do 65 W * godzina / kilogram;
• żywotność wynosi około 10 lat.

Akumulatory Ni-Cd produkowane są w różnych obudowach o standardowych rozmiarach oraz w wersjach niestandardowych, w tym dyskowych, szczelnych.

Gdzie są używane baterie niklowo-kadmowe?

Baterie te są używane w urządzeniach, które pobierają duży prąd, a także doświadczają dużych obciążeń podczas pracy w następujących przypadkach:

• w trolejbusach i tramwajach;
• w samochodach elektrycznych;
• w transporcie morskim i rzecznym;
• w helikopterach i samolotach;
• w elektronarzędziach (wkrętaki, wiertarki, wkrętarki elektryczne i inne);
• golarki elektryczne;
• w sprzęcie wojskowym;
• radia przenośne;
• w zabawkach sterowanych radiowo;
• w latarniach do nurkowania.

Obecnie, ze względu na zaostrzające się wymagania środowiskowe, większość baterii o popularnych standardowych rozmiarach (i nie tylko) produkowana jest w technologii niklowo-metalowo-wodorkowej i litowo-jonowej. Jednocześnie wiele akumulatorów Ni Cd o różnych standardowych rozmiarach, wprowadzonych na rynek kilka lat temu, nadal działa.

Ogniwa niklowo-kadmowe mają długą żywotność, która czasami przekracza 10 lat, dlatego ten typ baterii wciąż można spotkać w wielu urządzeniach elektronicznych, poza wymienionymi powyżej.

Plusy i minusy baterii Ni-Cd

Ten typ baterii ma następujące pozytywne cechy:

• długa żywotność i liczba cykli ładowania-rozładowania;
• długa żywotność i przechowywanie;
• możliwość szybkiego ładowania;
• zdolność do wytrzymywania dużych obciążeń i niskich temperatur;
• zachowanie wydajności w najbardziej niesprzyjających warunkach pracy;
• niska cena;
• możliwość przechowywania tych baterii w stanie rozładowanym do 5 lat;
• średnia odporność na przeładowanie.

Jednocześnie zasilacze niklowo-kadmowe mają szereg wad:

• obecność efektu pamięci, objawiającego się utratą pojemności podczas ładowania akumulatora, bez czekania na całkowite rozładowanie;
• potrzeba konserwacji zapobiegawczej (kilka cykli ładowania-rozładowania) w celu uzyskania pełnej wydajności;
• pełne przywrócenie baterii po długotrwałym przechowywaniu wymaga trzech do czterech pełnych cykli ładowania i rozładowania;
• wysokie samorozładowanie (około 10% w pierwszym miesiącu przechowywania), prowadzące do prawie całkowitego rozładowania akumulatora na rok przechowywania;
• niska gęstość energii w porównaniu z innymi bateriami;
• wysoka toksyczność kadmu, z powodu której są one zakazane w wielu krajach, w tym w UE, konieczność utylizacji takich baterii na specjalnym sprzęcie;
• większa waga w porównaniu do nowoczesnych akumulatorów.

Różnica między źródłami Ni-Cd i Li-Ion lub Ni-Mh

Baterie z aktywnymi składnikami, w tym niklem i kadmem, różnią się od bardziej nowoczesnych źródeł zasilania litowo-jonowego i niklowo-metalowo-wodorkowego:

• Ogniwa Ni-Cd, w przeciwieństwie do wariantów, mają efekt pamięciowy, mają niższą pojemność właściwą przy tych samych wymiarach;
• Źródła NiCd są bardziej bezpretensjonalne, działają w bardzo niskich temperaturach i są wielokrotnie bardziej odporne na przeładowanie i silne rozładowanie;
• Akumulatory Li-Ion i Ni-Mh są droższe, boją się przeładowania i silnego rozładowania, ale mają mniej samorozładowania;
• żywotność i przechowywanie akumulatorów Li-Ion (2-3 lata) jest kilkakrotnie krótsze niż produktów Ni Cd (8-10 lat);
• Źródła niklowo-kadmowe szybko tracą pojemność, gdy są używane w trybie buforowym (na przykład w UPS). Chociaż można je następnie w pełni odzyskać przez głębokie rozładowanie i ładowanie, najlepiej nie używać produktów Ni Cd w urządzeniach do ładowania podtrzymującego;
• Ten sam tryb ładowania akumulatorów Ni-Cd i Ni-Mh pozwala na korzystanie z tych samych ładowarek, ale należy wziąć pod uwagę fakt, że akumulatory niklowo-kadmowe mają wyraźniejszy efekt pamięci.

Na podstawie dostępnych różnic nie można jednoznacznie stwierdzić, która bateria jest lepsza, ponieważ wszystkie elementy mają zarówno mocne, jak i słabe strony.

Zasady działania

Podczas pracy w zasilaczach Ni Cd zachodzi szereg zmian, które prowadzą do stopniowego pogorszenia charakterystyk i ostatecznie do utraty wydajności:

• zmniejsza się powierzchnia użyteczna i masa elektrod;
• skład i objętość zmian elektrolitu;
• rozkład separatora i zanieczyszczeń organicznych;
• woda i tlen są tracone;
• pojawiają się przecieki prądowe związane z narastaniem dendrytów kadmu na płytkach.

W celu zminimalizowania uszkodzeń akumulatora podczas jego eksploatacji i przechowywania należy unikać niekorzystnych oddziaływań na akumulator, które są związane z następującymi czynnikami:

• ładowanie niecałkowicie naładowanego akumulatora prowadzi do odwracalnej utraty jego pojemności z powodu zmniejszenia całkowitej powierzchni substancji czynnej w wyniku tworzenia się kryształów;
• regularne silne przeładowanie, które prowadzi do przegrzania, zwiększonego gazowania, utraty wody w elektrolicie i zniszczenia elektrod (zwłaszcza anody) i separatora;
• niedoładowanie, prowadzące do przedwczesnego wyczerpania się baterii;
• długotrwała praca w bardzo niskich temperaturach prowadzi do zmiany składu i objętości elektrolitu, wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora i pogarsza się jego wydajność, w szczególności spada pojemność.

Przy silnym wzroście ciśnienia wewnątrz akumulatora w wyniku szybkiego ładowania dużym prądem i silnej degradacji katody kadmowej w akumulatorze może uwolnić się nadmiar wodoru, co prowadzi do gwałtownego wzrostu ciśnienia, co może deformować obudowę , naruszają gęstość montażu, zwiększają rezystancję wewnętrzną i zmniejszają napięcie robocze.

W akumulatorach wyposażonych w awaryjny zawór bezpieczeństwa można zapobiec niebezpieczeństwu deformacji, ale nie da się uniknąć nieodwracalnych zmian w składzie chemicznym akumulatora.

Ładowanie akumulatorów Ni Cd należy wykonywać prądem 10% (jeśli potrzebne jest szybkie ładowanie w specjalnych akumulatorach – prądem do 100% przez 1 godzinę) ich pojemności (np. 100 mA przy pojemności 1000 mAh) przez 14-16 godzin. Najlepszym sposobem ich rozładowania jest prąd równy 20% pojemności akumulatora.

Jak naprawić baterię Ni Cd

Zasilacze niklowo-kadmowe w przypadku utraty pojemności można niemal całkowicie przywrócić poprzez pełne rozładowanie (do 1 wolta na ogniwo) i późniejsze ładowanie w trybie standardowym. Ten trening akumulatorów można powtórzyć kilka razy, aby w pełni przywrócić ich pojemność.

Jeśli nie jest możliwe przywrócenie baterii przez rozładowanie i ładowanie, można spróbować przywrócić je przez wystawienie na kilka sekund krótkich impulsów prądu (kilkadziesiąt razy większych niż pojemność przywracanego elementu). Działanie to eliminuje wewnętrzne zwarcie w ogniwach akumulatora, które powstaje w wyniku wzrostu dendrytów poprzez wypalanie ich silnym prądem. Istnieją specjalne aktywatory przemysłowe, które wywołują taki efekt.

Pełne przywrócenie pierwotnej pojemności takich akumulatorów jest niemożliwe ze względu na nieodwracalne zmiany w składzie i właściwościach elektrolitu, a także degradację płyt, ale umożliwia wydłużenie żywotności.

Metodą powrotu do zdrowia w domu jest wykonanie następujących czynności:

• za pomocą drutu o przekroju co najmniej 1,5 milimetra kwadratowego podłącz minus przywróconego elementu do katody mocnego akumulatora, na przykład akumulatora samochodowego lub zasilacza UPS;
• drugi przewód jest bezpiecznie przymocowany do anody (plus) jednej z baterii;
• przez 3-4 sekundy wolny koniec drugiego przewodu szybko dotyka wolnego zacisku dodatniego (z częstotliwością 2-3 dotknięć na sekundę). W takim przypadku konieczne jest zapobieganie spawaniu drutów na skrzyżowaniu;
• woltomierz sprawdza napięcie na przywróconym źródle, w przypadku jego braku wykonywany jest kolejny cykl przywracania;;
• gdy na akumulatorze pojawia się siła elektromotoryczna, jest on ładowany;

Ponadto możesz spróbować zniszczyć dendryty w akumulatorze, zamrażając je na 2-3 godziny, a następnie mocno stukając. Po zamrożeniu dendryty stają się kruche i zapadają się pod wpływem wstrząsu, co teoretycznie może pomóc się ich pozbyć.

Istnieją również bardziej ekstremalne metody odzyskiwania związane z dodawaniem wody destylowanej do starych elementów poprzez wiercenie ich ciał. Jednak pełne zapewnienie szczelności takich elementów w przyszłości jest bardzo problematyczne. Dlatego nie warto oszczędzać i narażać zdrowia na ryzyko zatrucia związkami kadmu ze względu na zyskanie kilku cykli pracy.

Przechowywanie i usuwanie

Najlepiej przechowywać akumulatory niklowo-kadmowe w stanie rozładowanym w niskiej temperaturze w suchym miejscu. Im niższa temperatura przechowywania takich akumulatorów, tym mniej samorozładowania mają. Modele wysokiej jakości mogą być przechowywane do 5 lat bez znacznego uszkodzenia właściwości technicznych. Aby je uruchomić, wystarczy je naładować.

Szkodliwe substancje zawarte w jednej baterii AA mogą zanieczyścić około 20 metrów kwadratowych terytorium. Aby bezpiecznie zutylizować akumulatory niklowo-kadmowe, należy je przekazać do punktów recyklingu, skąd trafiają do fabryk, gdzie muszą być niszczone w specjalnie zamkniętych piecach wyposażonych w filtry wychwytujące substancje toksyczne.

Możesz być zainteresowanym także tym

Eksploatacja akumulatora samochodowego z niepełnym naładowaniem może mieć bardzo negatywny wpływ na wydajność akumulatora.

Z roku na rok baterie nadal wypierają konwencjonalne baterie z rynku. Dzieje się tak przez

Wszystkie baterie są podzielone na wiele typów. W życiu codziennym nazywa się je inaczej, ale współczesna klasyfikacja

Jasne, atrakcyjne na zewnątrz baterie, które przywołują myśli o wyścigach Formuły 1, kolorowe kolory, ergonomiczne kształty, to

Baterie Nimh to zasilacze klasyfikowane jako baterie alkaliczne. Są podobne do akumulatorów niklowo-wodorowych. Ale poziom ich pojemności energetycznej jest wyższy.

Skład wewnętrzny akumulatorów Ni-MH jest podobny do składu zasilaczy niklowo-kadmowych. Do przygotowania pozytywnego wniosku używa się takiego pierwiastka chemicznego, niklu, negatywnego - stopu zawierającego metale wodorowe typu absorbującego.

Istnieje kilka typowych konstrukcji akumulatorów niklowo-wodorkowych:

• Cylinder. Do oddzielenia przewodów przewodzących stosuje się separator, któremu nadany jest kształt cylindra. Na pokrywie znajduje się zawór awaryjny, który otwiera się nieznacznie, gdy ciśnienie znacznie wzrasta.
• Pryzmat. W takim akumulatorze niklowo-metalowo-wodorkowym elektrody są skoncentrowane naprzemiennie. Do ich oddzielenia służy separator. Aby pomieścić główne elementy, zastosowano korpus wykonany z tworzywa sztucznego lub specjalnego stopu. Aby kontrolować ciśnienie, do pokrywy wprowadza się zawór lub czujnik.

Wśród zalet takiego źródła zasilania są:

• Specyficzne parametry energetyczne źródła zasilania wzrastają podczas pracy.
• Do przygotowania elementów przewodzących nie stosuje się kadmu. Dzięki temu nie ma problemów z utylizacją baterii.
• Brak pewnego rodzaju „efektu pamięci”. Dlatego nie ma potrzeby zwiększania pojemności.
• Aby poradzić sobie z napięciem rozładowania (zredukować je), specjaliści rozładowują urządzenie do 1 V 1-2 razy w miesiącu.

Wśród ograniczeń związanych z akumulatorami niklowo-metalowo-wodorkowymi są:

• Zgodność z ustalonym zakresem prądów roboczych. Przekroczenie tych wskaźników prowadzi do szybkiego rozładowania.
• Praca tego typu zasilacza podczas silnych mrozów jest niedozwolona.
• Do akumulatora wprowadzane są bezpieczniki termiczne, za pomocą których określa się przegrzanie urządzenia, wzrost temperatury do krytycznego wskaźnika.
• Tendencja do samorozładowania.

Ładowanie akumulatora NiMH

Proces ładowania akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych wiąże się z pewnymi reakcjami chemicznymi. Do ich normalnego przepływu potrzebna jest część energii dostarczanej przez ładowarkę z sieci.

Wydajność procesu ładowania to część energii odbieranej przez zasilacz, która jest magazynowana. Wartość tego wskaźnika może się różnić. Ale jednocześnie niemożliwe jest uzyskanie 100% wydajności.

Przed ładowaniem akumulatorów metalowo-wodorkowych przestudiuj główne typy, które zależą od wielkości prądu.

Ładowanie typu kroplowego

Należy zachować ostrożność podczas korzystania z tego typu ładowania akumulatorów, ponieważ prowadzi to do skrócenia czasu pracy. Ponieważ odłączenie tego typu ładowarki odbywa się ręcznie, proces wymaga stałego monitorowania i regulacji. W takim przypadku ustawiony jest minimalny wskaźnik prądu (0,1 całkowitej pojemności).

Ponieważ przy takim ładowaniu akumulatorów ni mh nie ustala się maksymalnego napięcia, kierują się tylko wskaźnikiem czasu. Do oszacowania przedziału czasowego wykorzystuje się parametry pojemnościowe, jakie posiada rozładowywane źródło zasilania.

Sprawność tak ładowanego zasilacza wynosi około 65-70 proc. Dlatego producenci nie zalecają używania takich ładowarek, ponieważ wpływają one na wydajność akumulatora.

Szybkie ładowanie

Przy określaniu, jakim prądem można ładować akumulatory ni mh w trybie szybkim, brane są pod uwagę zalecenia producentów. Wielkość prądu wynosi od 0,75 do 1 całkowitej pojemności. Nie zaleca się przekraczania ustawionego interwału, ponieważ aktywowane są zawory awaryjne.

Aby ładować akumulatory nimh w trybie szybkim, napięcie jest ustawione od 0,8 do 8 woltów.

Sprawność szybkich zasilaczy ni mh sięga 90 proc. Ale ten parametr zmniejsza się, gdy czas ładowania się kończy. Jeśli nie wyłączysz ładowarki w odpowiednim czasie, ciśnienie wewnątrz akumulatora zacznie rosnąć, wskaźnik temperatury wzrośnie.

Aby naładować akumulator ni mh, wykonaj następujące czynności:

• Wstępne ładowanie

W ten tryb wchodzi się, gdy bateria jest całkowicie rozładowana. Na tym etapie prąd jest od 0,1 do 0,3 razy większy niż pojemność. Zabronione jest używanie wysokich prądów. Odstęp czasu wynosi około pół godziny. Gdy tylko parametr napięcia osiągnie 0,8 V, proces zatrzymuje się.

• Przełącz na tryb szybki

Obecny proces narastania odbywa się w ciągu 3-5 minut. Temperatura jest monitorowana przez cały czas. Jeśli ten parametr osiągnie wartość krytyczną, ładowarka wyłączy się.

Szybkie ładowanie akumulatorów NiMH ustawia prąd na 1 całkowitej pojemności. W takim przypadku bardzo ważne jest szybkie odłączenie ładowarki, aby nie uszkodzić akumulatora.

Do monitorowania napięcia służy multimetr lub woltomierz. Pomaga to wyeliminować fałszywe alarmy, które mają szkodliwy wpływ na działanie urządzenia.

Niektóre ładowarki do akumulatorów ni mh działają nie ze stałym, ale z prądem pulsacyjnym. Dostarczanie prądu odbywa się z określoną częstotliwością. Dostarczenie prądu pulsacyjnego przyczynia się do równomiernego rozkładu składu elektrolitycznego i substancji czynnych.

• Ładowanie dodatkowe i konserwacyjne

Aby uzupełnić pełne ładowanie ni mh akumulatora na ostatnim etapie, wskaźnik prądu zmniejsza się do 0,3 pojemności. Czas trwania to około 25-30 minut. Zabrania się wydłużania tego czasu, ponieważ pomaga to zminimalizować żywotność baterii.

Przyspieszone ładowanie

Niektóre ładowarki akumulatorów niklowo-kadmowych są wyposażone w tryb ładowania doładowania. W tym celu prąd ładowania jest ograniczany przez ustawienie parametrów na poziomie 9-10 pojemności. Zmniejsz prąd ładowania, gdy tylko akumulator zostanie naładowany do 70 procent.

Jeśli akumulator jest ładowany w trybie przyspieszonym przez ponad pół godziny, wówczas struktura przewodów przewodzących ulega stopniowemu zniszczeniu. Eksperci zalecają korzystanie z takiej opłaty, jeśli masz pewne doświadczenie.

Jak prawidłowo naładować zasilacze, a także wyeliminować możliwość przeładowania? Aby to zrobić, postępuj zgodnie z następującymi zasadami:

1. Kontrola temperatury akumulatorów Ni-MH. Niezbędne jest przerwanie ładowania akumulatorów nimh, gdy tylko temperatura gwałtownie wzrośnie.
2. W przypadku zasilaczy nimh istnieją ograniczenia czasowe, które pozwalają kontrolować proces.
3. Akumulatory ni mh muszą być rozładowywane i ładowane napięciem 0,98. Jeśli ten parametr zostanie znacznie zmniejszony, ładowarki zostaną wyłączone.

Odzyskiwanie zasilaczy niklowo-wodorkowych

Proces przywracania akumulatorów ni mh ma na celu wyeliminowanie skutków „efektu pamięci” związanego z utratą pojemności. Ten efekt jest bardziej prawdopodobny, jeśli urządzenie nie jest często w pełni ładowane. Urządzenie ustala dolny limit, po którym pojemność maleje.

Przed przywróceniem źródła zasilania przygotowywane są następujące elementy:

• Żarówka o wymaganej mocy.
• Ładowarka. Przed użyciem ważne jest, aby wyjaśnić, czy ładowarka może być używana do rozładowywania.
• Woltomierz lub multimetr do ustalenia napięcia.

Żarówka lub ładowarka, która jest wyposażona w odpowiedni tryb, jest dostarczana do akumulatora własnymi rękami w celu jego całkowitego rozładowania. Następnie aktywowany jest tryb ładowania. Liczba cykli odzyskiwania zależy od tego, jak długo bateria nie była używana. Zaleca się powtarzanie procesu treningowego 1-2 razy w ciągu miesiąca. Nawiasem mówiąc, przywracam w ten sposób te źródła, które straciły 5-10 procent całkowitej pojemności.

Do obliczenia utraconej pojemności stosuje się dość prostą metodę. Tak więc bateria jest w pełni naładowana, po czym jest rozładowywana i mierzona jest pojemność.

Ten proces zostanie znacznie uproszczony, jeśli użyjesz ładowarki, za pomocą której możesz również kontrolować poziom napięcia. Korzystne jest również stosowanie takich jednostek, ponieważ zmniejsza się prawdopodobieństwo głębokiego rozładowania.

Jeśli stan naładowania akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych nie został ustalony, lampę należy podłączyć ostrożnie. Poziom napięcia jest monitorowany za pomocą multimetru. Tylko w ten sposób można zapobiec możliwości całkowitego rozładowania.

Doświadczeni specjaliści wykonują zarówno renowację jednego elementu, jak i całego bloku. W okresie ładowania dotychczasowa opłata jest wyrównana.

Przywrócenie źródła zasilania, które pracowało 2-3 lata z pełnym naładowaniem lub rozładowaniem, nie zawsze przynosi oczekiwany rezultat. Dzieje się tak, ponieważ skład elektrolityczny i przewody przewodzące stopniowo się zmieniają. Przed użyciem takich urządzeń przywraca się skład elektrolityczny.

Obejrzyj film o odzyskiwaniu takiej baterii.

Wytyczne dotyczące akumulatorów NiMH

Żywotność akumulatorów ni mh w dużej mierze zależy od tego, czy nie dopuszcza się przegrzewania lub znacznego przeładowania źródła zasilania. Ponadto mistrzom zaleca się rozważenie następujących zasad:

• Niezależnie od tego, jak długo przechowywane są zasilacze, należy je naładować. Procent naładowania musi wynosić co najmniej 50 całkowitej pojemności. Tylko w takim przypadku nie będzie problemów podczas przechowywania i konserwacji.
• Akumulatory tego typu są wrażliwe na przeładowanie i nadmierne ciepło. Wskaźniki te mają szkodliwy wpływ na czas użytkowania, wielkość bieżącej produkcji. Te zasilacze wymagają specjalnych ładowarek.
• Cykle szkoleniowe dla zasilaczy NiMH są opcjonalne. Przy pomocy sprawdzonej ładowarki przywracana jest utracona pojemność. Liczba cykli regeneracyjnych w dużej mierze zależy od stanu jednostki.
• Pomiędzy cyklami regeneracji muszą robić przerwy, a także uczyć się, jak ładować używany akumulator. Ten okres czasu jest wymagany, aby urządzenie ostygło, poziom temperatury spadł do wymaganej wartości.
• Procedura cyklu ładowania lub treningu odbywa się tylko w dopuszczalnym zakresie temperatur: +5 + 50 stopni. Jeśli ten wskaźnik zostanie przekroczony, wzrasta prawdopodobieństwo szybkiej awarii.
• Podczas ładowania upewnij się, że napięcie nie spadnie poniżej 0,9 wolta. W końcu niektóre ładowarki nie ładują się, jeśli ta wartość jest minimalna. W takich przypadkach dozwolone jest podłączenie zewnętrznego źródła w celu przywrócenia zasilania.
• Odzyskiwanie cykliczne odbywa się pod warunkiem posiadania pewnego doświadczenia. W końcu nie wszystkich ładowarek można użyć do rozładowania akumulatora.
• Procedura przechowywania obejmuje szereg prostych zasad. Nie wolno przechowywać zasilacza na zewnątrz lub w pomieszczeniach, w których temperatura spada do 0 stopni. Powoduje to krzepnięcie składu elektrolitu.

Jeśli nie jedno, ale kilka źródeł zasilania jest ładowanych jednocześnie, stan naładowania jest utrzymywany na zadanym poziomie. Dlatego niedoświadczeni konsumenci oddzielnie przeprowadzają odzyskiwanie baterii.

Akumulatory Nimh to wydajne zasilacze, które są aktywnie wykorzystywane do kompletowania różnych urządzeń i zespołów. Wyróżniają się pewnymi zaletami i funkcjami. Przed ich użyciem należy obowiązkowo wziąć pod uwagę podstawowe zasady użytkowania.

Film o bateriach Nimh

Główną różnicą między akumulatorami Ni-Cd a akumulatorami Ni-Mh jest ich skład. Podstawa baterii jest taka sama - to nikiel, to katoda, a anody są inne. W przypadku akumulatora Ni-Cd anodą jest metaliczny kadm, w przypadku akumulatora Ni-Mh anodą jest elektroda wodorowodorowa.

Każdy rodzaj baterii ma swoje plusy i minusy, znając je, możesz dokładniej dobrać baterię, której potrzebujesz.

Czy stara ładowarka będzie pasować do nowej baterii, jeśli zmienię z Ni-Cd na Ni-Mh lub odwrotnie?

Zasada ładowania obu akumulatorów jest dokładnie taka sama, więc ładowarkę można używać z poprzedniego akumulatora. Podstawową zasadą ładowania tych akumulatorów jest to, że można je ładować dopiero po całkowitym rozładowaniu. Wymóg ten wynika z faktu, że oba typy akumulatorów podlegają „efektowi pamięci”, choć w przypadku akumulatorów Ni-Mh problem ten jest minimalizowany.

Jak prawidłowo przechowywać akumulatory Ni-Cd i Ni-Mh?

Najlepszym miejscem do przechowywania akumulatora jest chłodne, suche miejsce, ponieważ im wyższa temperatura przechowywania, tym szybciej akumulator się rozładuje. Akumulator można przechowywać w dowolnym stanie innym niż pełne rozładowanie lub pełne naładowanie. Optymalne ładowanie to 40-60%%. Raz na 2-3 miesiące należy wykonać dodatkowe doładowanie (ze względu na samorozładowanie), rozładować i ponownie naładować do 40-60% pojemności. Dopuszczalne jest przechowywanie do pięciu lat. Po przechowywaniu akumulator należy rozładować, naładować, a następnie normalnie używać.

Czy mogę używać baterii o większej lub mniejszej pojemności niż oryginalny pakiet baterii?

Pojemność akumulatora to czas, przez jaki elektronarzędzie jest zasilane z akumulatora. W związku z tym w przypadku elektronarzędzi nie ma absolutnie żadnej różnicy w pojemności akumulatora. Rzeczywista różnica będzie dotyczyć tylko czasu ładowania akumulatora i czasu pracy elektronarzędzia na zasilaniu akumulatorowym. Wybierając pojemność baterii należy zacząć od swoich wymagań, jeśli potrzebujesz dłużej pracować na jednej baterii - wybór jest na korzyść bardziej pojemnych baterii, jeśli kompletne baterie są całkowicie zadowalające, to powinieneś pozostać na bateriach równych lub podobna pojemność.

Akumulatory Ni-MH (niklowo-metalowo-wodorkowe) należą do grupy alkalicznej. Są to chemiczne źródła prądu, w których tlenek niklu działa jako katoda, a elektroda z wodorku metalu działa jak anoda. Alkalia to elektrolit. Są podobne do akumulatorów niklowo-wodorowych, ale przewyższają je pojemnością energetyczną.

Produkcja akumulatorów Ni-MH rozpoczęła się w połowie XX wieku. Zostały opracowane z uwzględnieniem wad przestarzałych akumulatorów niklowo-kadmowych. W NiNH można stosować różne kombinacje metali. Do ich produkcji opracowano specjalne stopy i metale, które działają w temperaturze pokojowej i przy niskim ciśnieniu wodoru.

Produkcja przemysłowa rozpoczęła się w latach osiemdziesiątych. Stopy i metale do Ni-MH są nadal produkowane i ulepszane. Nowoczesne urządzenia tego typu mogą zapewnić do 2 tys. cykli ładowania-rozładowania. Podobny wynik można osiągnąć dzięki zastosowaniu stopów niklu z metalami ziem rzadkich.

Jak używane są te urządzenia

Urządzenia niklowo-metalowo-wodorkowe są szeroko stosowane do zasilania różnego rodzaju elektroniki działającej w trybie autonomicznym. Zwykle występują w postaci baterii AAA lub AA. Istnieją również inne wersje. Na przykład baterie przemysłowe. Zakres stosowania akumulatorów Ni-MH jest nieco szerszy niż akumulatorów niklowo-kadmowych, ponieważ w ich składzie nie ma materiałów toksycznych.

Obecnie sprzedawane na rynku krajowym akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są podzielone na 2 grupy pod względem pojemności - 1500-3000 mAh i 300-1000 mAh:

1. Pierwszy stosowany w urządzeniach o dużym poborze prądu w krótkim czasie. Są to wszelkiego rodzaju odtwarzacze, modele ze sterowaniem radiowym, aparaty, kamery. Ogólnie urządzenia, które szybko zużywają energię.
2. Drugi używany, gdy pobór mocy zaczyna się po pewnym czasie. To zabawki, światła, krótkofalówki. Baterię zasilają urządzenia o umiarkowanym zużyciu energii, które przez długi czas są wyłączone.

Ładowanie urządzeń Ni-MH

Ładowanie jest kroplowe i szybkie. Producenci nie polecają tego pierwszego, ponieważ utrudnia to dokładne określenie zakończenia dopływu prądu do urządzenia. Z tego powodu może wystąpić silne przeładowanie prowadzące do degradacji akumulatora. korzystając z opcji szybkiej. Wydajność jest tutaj nieco wyższa niż w przypadku ładowania kroplowego. Prąd jest ustawiony - 0,5-1 C.

Jak ładowana jest bateria wodorkowa:

• określa się obecność baterii;
• kwalifikacja urządzenia;
• wstępne ładowanie;
• szybkie ładowanie;
• ładować;
• ładowanie konserwacyjne.

Przy szybkim ładowaniu musisz mieć dobrą ładowarkę. Musi kontrolować zakończenie procesu według różnych, niezależnych kryteriów. Na przykład urządzenia Ni-Cd mają wystarczającą kontrolę delta napięcia. A w przypadku NiMH potrzebujesz baterii, aby śledzić przynajmniej temperaturę i deltę.

Aby akumulatory Ni-MH działały prawidłowo, pamiętaj o „Zasadzie 3R”: „ Nie przegrzewaj ”,„ Nie przeładowuj ”, „ Nie przeładowuj ”.

Aby zapobiec przeładowaniu akumulatorów stosuje się następujące metody kontroli:

1. Zakończenie ładowania w oparciu o szybkość zmian temperatury ... Dzięki tej metodzie temperatura akumulatora jest stale monitorowana podczas ładowania. Gdy odczyty rosną szybciej niż to konieczne, ładowanie zatrzymuje się.
2. Sposób zakończenia ładowania w maksymalnym czasie .
3. Zakończenie ładowania przez temperaturę bezwzględną ... Tutaj temperatura akumulatora jest monitorowana podczas procesu ładowania. Po osiągnięciu maksymalnej wartości szybkie ładowanie zatrzymuje się.
4. Ujemna metoda zakończenia napięcia delta ... Przed zakończeniem ładowania akumulatora cykl tlenowy podnosi temperaturę urządzenia NiMH, powodując spadek napięcia.
5. Maksymalne napięcie ... Metoda służy do wyłączania ładowania urządzeń o podwyższonej rezystancji wewnętrznej. Ten ostatni pojawia się pod koniec żywotności baterii z powodu braku elektrolitu.
6. Maksymalne ciśnienie ... Metodę stosuje się w przypadku baterii pryzmatycznych o dużej pojemności. Poziom dopuszczalnego ciśnienia w takim urządzeniu zależy od jego wielkości i konstrukcji i mieści się w zakresie 0,05-0,8 MPa.

Aby wyjaśnić czas ładowania akumulatora Ni-MH, biorąc pod uwagę wszystkie cechy, można zastosować wzór: czas ładowania (h) = pojemność (mAh) / prąd ładowarki (mA). Na przykład jest bateria o pojemności 2000 miliamperogodzin. Prąd ładowania w ładowarce wynosi 500 mA. Pojemność jest dzielona przez prąd i otrzymujesz 4. Oznacza to, że bateria będzie ładowana przez 4 godziny.

Obowiązkowe zasady, których należy przestrzegać w celu prawidłowego funkcjonowania urządzenia niklowo-metalowo-wodorkowego:

1. Baterie te są znacznie bardziej wrażliwe na ciepło niż baterie niklowo-kadmowe, nie mogą być przeładowane ... Przeciążenie wpłynie negatywnie na prąd wyjściowy (zdolność do utrzymywania i dostarczania nagromadzonego ładunku).
2. Baterie metalowodorowe można „wytrenować” po zakupie ... Wykonać 3-5 cykli ładowania/rozładowania, co pozwoli na osiągnięcie granicy pojemności traconej podczas transportu i przechowywania urządzenia po opuszczeniu przenośnika.
3. Musisz przechowywać baterie o niewielkiej ilości ładunku , około 20-40% pojemności nominalnej.
4. Po rozładowaniu lub naładowaniu poczekaj, aż urządzenie ostygnie. .
5. Jeśli urządzenie elektroniczne korzysta z tego samego zespołu baterii w trybie ładowania , to od czasu do czasu trzeba każdą z nich rozładować do napięcia 0,98, a następnie w pełni naładować. Zaleca się wykonywanie tej procedury cyklicznej co 7-8 cykli ładowania akumulatorów.
6. Jeśli chcesz rozładować NiMH, powinieneś przestrzegać minimalnego wskaźnika 0,98 ... Jeśli napięcie spadnie poniżej 0,98, może przerwać ładowanie.

Odzyskiwanie akumulatorów Ni-MH

Ze względu na „efekt pamięci” urządzenia te czasami tracą pewne cechy i większość pojemności. Dzieje się tak w przypadku wielu cykli niepełnego rozładowania i późniejszego ładowania. W wyniku takiej pracy urządzenie „zapamiętuje” mniejszy limit rozładowania, przez co spada jego pojemność.

Aby pozbyć się tego problemu, musisz stale ćwiczyć i regenerować się. Lampa lub ładowarka rozładowuje się do 0,801 V, a następnie akumulator jest w pełni naładowany. Jeśli bateria nie przechodziła procesu regeneracji przez długi czas, zaleca się wykonanie 2-3 takich cykli. Wskazane jest trenowanie go raz na 20-30 dni.

Producenci akumulatorów Ni-MH twierdzą, że „efekt pamięci” zużywa około 5% pojemności. Możesz go przywrócić za pomocą treningu. Ważnym punktem w odzyskiwaniu Ni-MH jest to, że ładowarka ma funkcję rozładowania z kontrolą minimalnego napięcia. Co jest potrzebne, aby zapobiec silnemu rozładowaniu urządzenia podczas regeneracji. Jest to niezastąpione, gdy początkowy stan naładowania jest nieznany i nie można przewidzieć przybliżonego czasu rozładowania.

Jeśli stan naładowania akumulatora jest nieznany, należy go rozładowywać pod pełną kontrolą napięcia, w przeciwnym razie taki powrót do zdrowia doprowadzi do głębokiego rozładowania. Podczas przywracania nienaruszonego akumulatora zaleca się, aby najpierw przeprowadzić pełne ładowanie, aby wyrównać stan naładowania.

Jeśli bateria działała przez kilka lat, odzyskiwanie ładowania i rozładowania może być bezużyteczne. Przydaje się w profilaktyce podczas pracy urządzenia. Podczas pracy NiMH wraz z pojawieniem się „efektu pamięci” zachodzą zmiany objętości i składu elektrolitu. Warto pamiętać, że rozsądniej jest poddawać recyklingowi ogniwa baterii pojedynczo, a nie całą baterię. Żywotność baterii wynosi od jednego do pięciu lat (w zależności od konkretnego modelu).

Zalety i wady

Znaczący wzrost parametrów energetycznych akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych to nie jedyna ich przewaga nad akumulatorami kadmowymi. Odchodząc od stosowania kadmu, producenci zaczęli używać metalu bardziej przyjaznego dla środowiska. O wiele łatwiej jest rozwiązywać problemy.

Ze względu na te zalety oraz fakt, że do produkcji stosuje się metal - nikiel, produkcja urządzeń Ni-MH dramatycznie wzrosła w porównaniu z akumulatorami niklowo-kadmowymi. Są również wygodne, ponieważ w celu obniżenia napięcia rozładowania podczas długich doładowań należy co 20-30 dni przeprowadzać pełne rozładowanie (do 1 V).

Trochę o wadach:

1. Producenci ograniczyli akumulatory Ni-MH do dziesięciu ogniw ponieważ wraz ze wzrostem cykli ładowania i rozładowania oraz wydłużaniem się żywotności istnieje niebezpieczeństwo przegrzania i odwrócenia polaryzacji.
2. Baterie te działają w węższym zakresie temperatur niż baterie niklowo-kadmowe. ... Już przy -10 i + 40 ° С tracą swoją wydajność.
3. Podczas ładowania akumulatory Ni-MH generują dużo ciepła , dlatego potrzebują bezpieczników lub przełączników temperatury.
4. Zwiększone samodoładowanie , którego obecność wynika z reakcji elektrody tlenkowo-niklowej z wodorem z elektrolitu.

Degradacja akumulatorów Ni-MH jest determinowana spadkiem pojemności sorpcyjnej elektrody ujemnej podczas cyklu. W cyklu rozładowania-ładowania zmienia się objętość sieci krystalicznej, co przyczynia się do powstawania rdzy i pęknięć podczas reakcji z elektrolitem. Korozja występuje, gdy akumulator pochłania wodór i tlen. Prowadzi to do zmniejszenia ilości elektrolitu i wzrostu oporu wewnętrznego.

Należy pamiętać, że charakterystyka akumulatorów zależy od technologii przetwarzania stopu elektrody ujemnej, jego struktury i składu. Metal ma również znaczenie dla stopów. Wszystko to zmusza producentów do bardzo starannego doboru dostawców stopów, a konsumentów – producenta.