Diferențele dintre bateriile Ni-Cd și Ni-Mh.

Acest articol despre bateriile cu hidrură metalică de nichel (Ni-MH) a fost mult timp un clasic pe internetul rusesc. Recomand lectura...

Bateriile nichel-hidrură metalică (Ni-MH) sunt analoge bateriilor nichel-cadmiu (Ni-Cd) în ceea ce privește designul și bateriilor nichel-hidrogen în ceea ce privește procesele electrochimice. Energie specifică baterie Ni-MH semnificativ mai mare decât energia specifică a bateriilor Ni-Cd și hidrogen (Ni-H2)

VIDEO: Baterii cu hidrură metalică de nichel (NiMH).

Caracteristicile comparative ale bateriilor

*** Împărțirea mare a unor parametri din tabel este cauzată de diverse scopuri(modele) bateriilor. În plus, tabelul nu include date despre bateriile moderne cu autodescărcare scăzută.

Istoricul bateriei Ni-MH

Dezvoltarea bateriilor reîncărcabile cu hidrură metalică de nichel (Ni-MH) a început în anii 50 și 70 ai secolului trecut. Ca rezultat, Metoda noua stocarea hidrogenului în bateriile nichel-hidrogen utilizate în navele spațiale. În noul element, hidrogenul sa acumulat în aliajele anumitor metale. Aliaje care absorb de 1000 de ori propriul lor volum de hidrogen au fost găsite în anii 1960. Aceste aliaje sunt compuse din două sau mai multe metale, dintre care unul absoarbe hidrogenul, iar celălalt este un catalizator care promovează difuzia atomilor de hidrogen în rețeaua metalică. Numărul de combinații posibile de metale utilizate este practic nelimitat, ceea ce face posibilă optimizarea proprietăților aliajului. Pentru a crea baterii Ni-MH, a fost necesar să se creeze aliaje care să fie eficiente la presiune scăzută a hidrogenului și la temperatura camerei. În prezent, lucrările la crearea de noi aliaje și tehnologii pentru prelucrarea acestora continuă în întreaga lume. Aliajele de nichel cu metale din pământuri rare pot asigura până la 2000 de cicluri de încărcare-descărcare ale bateriei cu o scădere a capacității electrodului negativ cu cel mult 30%. Prima baterie Ni-MH, în care aliajul LaNi5 a fost folosit ca principal material activ al unui electrod cu hidrură metalică, a fost brevetată de Bill în 1975. În experimentele timpurii cu aliaje cu hidrură metalică, bateriile nichel-hidrură metalică erau instabile, iar necesarul necesar. capacitatea bateriei nu a putut fi atinsă. Prin urmare, utilizarea industrială a bateriilor Ni-MH a început abia la mijlocul anilor 80 după crearea aliajului La-Ni-Co, care permite absorbția reversibilă electrochimic a hidrogenului pentru mai mult de 100 de cicluri. De atunci, designul bateriilor reîncărcabile Ni-MH a fost îmbunătățit continuu pentru a crește densitatea energetică a acestora. Înlocuirea electrodului negativ a făcut posibilă creșterea încărcării maselor active ale electrodului pozitiv de 1,3-2 ori, ceea ce determină capacitatea bateriei. Prin urmare, acumulatorii Ni-MH au caracteristici energetice specifice mult mai mari în comparație cu acumulatorii Ni-Cd. Succesul distribuției bateriilor nichel-hidrură metalică a fost asigurat de densitatea mare de energie și netoxicitatea materialelor utilizate la producerea acestora.

Procese de bază ale bateriilor Ni-MH

În bateriile Ni-MH, un electrod de oxid de nichel este utilizat ca electrod pozitiv, ca într-o baterie cu nichel-cadmiu, iar în locul unui electrod negativ de cadmiu este folosit un electrod din aliaj de nichel-pământuri rare care absoarbe hidrogen. Pe electrodul pozitiv oxid-nichel al bateriei Ni-MH, reacția are loc:

Ni (OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (sarcină) NiOOH + H 2 O + e - → Ni (OH) 2 + OH - (sarcină)

La electrodul negativ, metalul cu hidrogen absorbit este transformat într-o hidrură de metal:

M + H 2 O + e - → MH + OH- (încărcare) MH + OH - → M + H 2 O + e - (descărcare)

Reacția generală într-o baterie Ni-MH este scrisă după cum urmează:

Ni (OH) 2 + M → NiOOH + MH (încărcare) NiOOH + MH → Ni (OH) 2 + M (încărcare)

Electrolitul nu participă la reacția principală de formare a curentului. După raportarea a 70-80% din capacitate și atunci când este supraîncărcat, oxigenul începe să evolueze la electrodul de oxid de nichel,

2OH- → 1 / 2O 2 + H2O + 2e - (supraîncărcare)

care este restaurat la electrodul negativ:

1 / 2O 2 + H 2 O + 2e - → 2OH - (reîncărcare)

Ultimele două reacții asigură un ciclu închis al oxigenului. Când oxigenul este redus, se asigură o creștere suplimentară a capacității electrodului de hidrură metalică datorită formării grupei OH.

Proiectarea electrozilor bateriilor Ni-MH

Electrod metalic cu hidrogen

Principalul material care determină caracteristicile unei baterii Ni-MH este un aliaj care absoarbe hidrogen, care poate absorbi de 1000 de ori propriul său volum de hidrogen. Cel mai distribuție largă obtinute aliaje de tip LaNi5, in care o parte din nichel este inlocuita cu mangan, cobalt si aluminiu pentru a creste stabilitatea si activitatea aliajului. Pentru a reduce costurile, unele companii producătoare folosesc mish metal în loc de lantan (Mm, care este un amestec de elemente de pământ rare, raportul lor în amestec este apropiat de cel din minereurile naturale), care, pe lângă lantan, include și ceriu. , praseodim și neodim. În timpul ciclului de încărcare-descărcare, rețeaua cristalină a aliajelor care absorb hidrogen se extinde și se contractă cu 15-25% datorită absorbției și desorbției hidrogenului. Astfel de modificări duc la formarea de fisuri în aliaj datorită creșterii tensiunii interne. Crăparea provoacă o creștere a suprafeței, care se corodează atunci când este expusă la electrolit alcalin. Din aceste motive, capacitatea de descărcare a electrodului negativ scade treptat. Într-o baterie cu o cantitate limitată de electrolit, acest lucru creează probleme asociate cu redistribuirea electrolitului. Coroziunea aliajului duce la pasivitatea chimică a suprafeței datorită formării de oxizi și hidroxizi rezistenți la coroziune, care cresc supratensiunea reacției principale de formare a curentului a electrodului de hidrură metalică. Formarea produselor de coroziune are loc odată cu consumul de oxigen și hidrogen din soluția de electrolit, care, la rândul său, determină o scădere a cantității de electrolit din baterie și o creștere a rezistenței sale interne. Pentru a încetini procesele nedorite de dispersie și coroziune a aliajelor, care determină durata de viață a bateriilor Ni-MH, se folosesc două metode principale (pe lângă optimizarea compoziției și a modului de producere a aliajului). Prima metodă constă în microîncapsularea particulelor de aliaj, adică. în acoperirea suprafeţei lor cu un strat subţire poros (5-10%) - în greutate de nichel sau cupru. A doua metodă, care și-a găsit cea mai răspândită utilizare în prezent, constă în prelucrarea suprafeței particulelor de aliaj în soluții alcaline cu formarea de pelicule protectoare permeabile la hidrogen.

Electrod de oxid de nichel

Electrozi de oxid de nichel în productie in masa fabricat în următoarele modificări de design: lamelar, lamelar sinterizat (cermet) și presat, inclusiv tabletă. În ultimii ani au început să fie folosiți electrozii din pâslă lamelară și din spumă.

Electrozi lamelari

Electrozii lamelari sunt un set de cutii perforate interconectate (lamele) realizate dintr-o bandă de oțel nichelată subțire (0,1 mm grosime).

Electrozi sinterizați (cermet).

electrozii de acest tip constau dintr-o bază de cermet poroasă (cu o porozitate de cel puțin 70%), în porii căreia se află masa activă. Baza este realizată din pulbere de carbonil nichel fin dispersată, care, într-un amestec cu carbonat de amoniu sau uree (60-65% nichel, restul este o umplutură), este presată, rulată sau pulverizată pe o plasă de oțel sau nichel. Apoi plasa cu pulbere este supusă unui tratament termic într-o atmosferă reducătoare (de obicei într-o atmosferă de hidrogen) la o temperatură de 800-960 ° C, în timp ce carbonatul de amoniu sau ureea se descompune și se volatilizează, iar nichelul este sinterizat. Bazele astfel obtinute au o grosime de 1-2,3 mm, o porozitate de 80-85% si o raza a porilor de 5-20 μm. Baza este impregnată alternativ cu o soluție concentrată de azotat de nichel sau sulfat de nichel și o soluție alcalină încălzită la 60-90 ° C, care induce precipitarea oxizilor și hidroxizilor de nichel. În prezent, se folosește și metoda electrochimică de impregnare, în care electrodul este supus unui tratament catodic într-o soluție de azotat de nichel. Datorită formării hidrogenului, soluția din porii plăcii este alcalinizată, ceea ce duce la depunerea de oxizi și hidroxizi de nichel în porii plăcii. Electrozii foliei sunt considerați o varietate de electrozi sinterizați. Electrozii sunt produși prin aplicarea pe o bandă de nichel perforată subțire (0,05 mm) pe ambele părți, prin metoda pulverizării, a unei emulsii alcoolice de pulbere de nichel carbonil care conține lianți, sinterizare și impregnare ulterioară chimică sau electrochimică cu reactivi. Grosimea electrodului este de 0,4-0,6 mm.

Electrozi presați

Electrozii presați sunt realizați prin presarea masei active sub o presiune de 35-60 MPa pe o plasă sau bandă perforată din oțel. Masa activă constă din hidroxid de nichel, hidroxid de cobalt, grafit și un liant.

Electrozi metalici din pâslă

Electrozii metalici din pâslă au o bază foarte poroasă din nichel sau fibre de carbon. Porozitatea acestor baze este de 95% sau mai mult. Electrodul de pâslă este realizat pe bază de polimer nichelat sau pâslă de carbon-grafit. Grosimea electrodului, în funcție de scopul său, este în intervalul 0,8-10 mm. Masa activă este introdusă în pâslă prin diferite metode, în funcție de densitatea acesteia. În loc de pâslă se poate folosi spuma de nichel obţinut prin nichelare a spumei poliuretanice cu recoacere ulterioară în mediu reducător. Într-un mediu foarte poros, o pastă care conține hidroxid de nichel și un liant sunt de obicei aplicate prin întindere. După aceea, baza cu pasta este uscată și rulată. Electrozii din pâslă și spumă se caracterizează printr-o capacitate specifică mare și o durată lungă de viață.

Design baterie Ni-MH

Baterii cilindrice Ni-MH

Electrozii pozitivi și negativi, separați de un separator, sunt rulați sub forma unei role, care este introdusă în carcasă și închise cu un capac de etanșare cu o garnitură (Figura 1). Capacul are o supapă de siguranță care se declanșează la o presiune de 2-4 MPa în cazul defectării bateriei.

Fig. 1. Design baterie nichel-hidrură metalică (Ni-MH): 1 carcasă, 2 capac, capac cu 3 supape, 4 supape, colector de electrozi 5 pozitivi, 6 inel izolator, 7 electrozi de respingere, 8 separatori, 9 - electrod pozitiv, 10-izolator.

Baterii prismatice Ni-MH

În bateriile prismatice Ni-MH, electrozii pozitivi și negativi sunt plasați alternativ, iar între ei este plasat un separator. Blocul de electrozi este introdus într-o carcasă de metal sau plastic și acoperit cu un capac de etanșare. O supapă sau un senzor de presiune este instalat de obicei pe capac (Figura 2).

Fig. 2. Design baterie Ni-MH: 1 carcasă, 2 capac, capac cu 3 supape, 4 supape, 5 garnituri izolatoare, 6 izolatoare, 7 electrozi negativi, 8 separatori, 9 electrozi pozitivi.

Bateriile Ni-MH folosesc un electrolit alcalin format din KOH cu adaos de LiOH. Polipropilena nețesută și poliamidă cu grosimea de 0,12-0,25 mm, tratate cu agent de umectare, sunt folosite ca separator în bateriile Ni-MH.

Electrod pozitiv

Bateriile Ni-MH folosesc electrozi pozitivi de oxid de nichel similari celor utilizați în bateriile Ni-Cd. În bateriile Ni-MH se folosesc în principal electrozi sinterizați, iar în ultimii ani - electrozi din pâslă și spumă polimerică (vezi mai sus).

Electrod negativ

Cinci modele de electrod cu hidrură metalică negativă (vezi mai sus) și-au găsit aplicație practică în bateriile Ni-MH: - lamelară, atunci când pulberea unui aliaj care absoarbe hidrogen cu sau fără liant este presată într-o rețea de nichel; - spuma de nichel, atunci când în porii bazei de spumă de nichel se introduce o pastă cu un aliaj și un liant, apoi se usucă și se presară (laminat); - folie, atunci când o pastă cu un aliaj și un liant este aplicată pe folie perforată de nichel sau oțel nichel, apoi se usucă și se presează; - rulat, când pulberea masei active, constând dintr-un aliaj și un liant, se aplică prin laminare (laminare) pe o rețea de întindere de nichel sau plasă de cupru; - sinterizat, atunci când pulberea de aliaj este presată pe o plasă de nichel și apoi sinterizată într-o atmosferă de hidrogen. Capacități specifice ale electrozilor de hidrură metalică modele diferite sunt apropiate ca valoare și sunt determinate în principal de capacitatea aliajului utilizat.

Caracteristicile bateriilor Ni-MH. Caracteristici electrice

Tensiune în circuit deschis

Valoarea tensiunii în circuit deschis Ur.ts. Este dificil să se determine cu precizie sistemele Ni-MH din cauza dependenței potențialului de echilibru al electrodului oxid-nichel de starea de oxidare a nichelului, precum și a dependenței potențialului de echilibru al electrodului de hidrură metalică de gradul său. saturatie cu hidrogen. La 24 de ore după încărcarea bateriei, tensiunea în circuit deschis a bateriei Ni-MH încărcate este în intervalul 1,30-1,35V.

Tensiunea nominală de descărcare

Uр la un curent de descărcare normalizat Iр = 0,1-0,2C (C este capacitatea nominală a bateriei) la 25 °C este 1,2-1,25V, tensiunea finală obișnuită este de 1V. Tensiunea scade odată cu creșterea sarcinii (vezi figura 3)

Fig. 3. Caracteristicile de descărcare ale unei baterii Ni-MH la o temperatură de 20 ° C și curenți de sarcină nominali diferiți: 1-0,2 C; 2-1C; 3-2C; 4-3C

Capacitatea bateriei

Odată cu creșterea sarcinii (scăderea timpului de descărcare) și cu scăderea temperaturii, capacitatea bateriei Ni-MH scade (Figura 4). Efectul scăderii temperaturii asupra recipientului este vizibil mai ales când viteze mari descărcare și la temperaturi sub 0 ° C.

Fig. 4. Dependența capacității de descărcare a unei baterii Ni-MH de temperatură la diferiți curenți de descărcare: 1-0,2C; 2-1C; 3-3C

Siguranța și durata de viață a bateriilor Ni-MH

În timpul depozitării, bateria Ni-MH se autodescărcă. După o lună la temperatura camerei, pierderea capacității este de 20-30%, iar cu depozitarea ulterioară, pierderea scade la 3-7% pe lună. Rata de autodescărcare crește odată cu creșterea temperaturii (vezi Figura 5).

Fig. 5. Dependența capacității de descărcare a bateriei Ni-MH de timpul de păstrare la diferite temperaturi: 1-0 ° C; 2-20 ° C; 3-40 ° C

Încărcarea bateriei Ni-MH

Timpul de funcționare (numărul de cicluri de descărcare-încărcare) și durata de viață a unei baterii Ni-MH sunt în mare măsură determinate de condițiile de funcționare. Timpul de funcționare scade odată cu creșterea adâncimii și a vitezei de descărcare. Timpul de funcționare depinde de rata de încărcare și de metoda de control al sfârșitului acestuia. În funcție de tipul bateriilor Ni-MH, de modul de funcționare și de condițiile de funcționare, bateriile asigură de la 500 la 1800 de cicluri de descărcare-încărcare la o adâncime de descărcare de 80% și au o durată de viață (în medie) de 3 până la 5 ani.

A furniza munca de incredere Bateriile Ni-MH trebuie să respecte recomandările și instrucțiunile producătorului pentru perioada garantată. Ar trebui acordată cea mai mare atenție regim de temperatură... Este recomandabil să se evite supradescărcările (sub 1V) și scurtcircuite... Se recomandă utilizarea bateriilor Ni-MH în scopul pentru care sunt destinate, evitați amestecarea bateriilor uzate și nefolosite, nu lipiți firele sau alte piese direct pe baterie. Bateriile Ni-MH sunt mai sensibile la supraîncărcare decât bateriile Ni-Cd. Supraîncărcarea poate duce la evadare termică. Încărcarea se realizează de obicei cu curentul Ic = 0,1C timp de 15 ore. Reîncărcarea compensatorie se efectuează cu curentul Ic = 0,01-0,03C timp de 30 de ore sau mai mult. Încărcările accelerate (în 4 - 5 ore) și rapide (în 1 oră) sunt posibile pentru bateriile Ni-MH cu electrozi foarte activi. Cu astfel de taxe, procesul este controlat prin modificarea temperaturii ΔТ și a tensiunii ΔU și a altor parametri. Încărcarea rapidă este utilizată, de exemplu, pentru bateriile Ni-MH care alimentează laptopuri, telefoane mobile și unelte electrice, deși laptopurile și telefoanele mobile folosesc acum în principal baterii litiu-ion și litiu-polimer. Se recomandă, de asemenea, o metodă de încărcare în trei etape: prima etapă a unei încărcări rapide (1C și mai mare), o încărcare la o rată de 0,1C timp de 0,5-1 h pentru reîncărcarea finală și o încărcare la o rată de 0,05- 0,02C ca o încărcare de filtru. Informații despre metode încărcați Ni-MH bateriile sunt de obicei incluse în instrucțiunile producătorului, iar curentul de încărcare recomandat este indicat pe carcasa bateriei. Tensiunea de încărcare Uc la Ic = 0,3-1C este în intervalul 1,4-1,5V. Datorită eliberării de oxigen la electrodul pozitiv, cantitatea de energie electrică furnizată în timpul încărcării (Qc) este mai mare decât capacitatea de descărcare (Cp). În acest caz, randamentul capacității (100 Cp / Qc) este de 75-80% și, respectiv, 85-90% pentru bateriile cu disc și cilindrice Ni-MH.

Control de încărcare și descărcare

Pentru a evita supraîncărcarea bateriilor Ni-MH, următoarele metode de control al încărcării pot fi utilizate cu senzori corespunzători instalați în baterii sau încărcătoare:

• metoda de terminare a incarcarii bazata pe temperatura absoluta Tmax. Temperatura bateriei este monitorizată constant în timpul procesului de încărcare și la atingere valoare maximăîncărcarea rapidă este întreruptă;
• metoda de terminare a încărcăturii prin viteza de schimbare a temperaturii ΔT / Δt. Cu această metodă, panta curbei de temperatură este baterie monitorizat constant în timpul procesului de încărcare, iar atunci când acest parametru crește peste o anumită valoare setată, încărcarea este întreruptă;
• metoda de terminare a sarcinii pe delta de tensiune negativă -ΔU. La sfarsitul incarcarii bateriei, in timpul ciclului de oxigen, temperatura acesteia incepe sa creasca, ducand la scaderea tensiunii;
• metoda de terminare a incarcarii la timpul maxim de incarcare t;
• metoda de terminare a incarcarii la presiunea maxima Pmax. Este de obicei folosit în acumulatoare prismatice de dimensiuni și capacitate mari. Nivelul de presiune admisibil într-un acumulator prismatic depinde de proiectarea acestuia și se află în intervalul 0,05-0,8 MPa;
• metoda de terminare a taxei tensiune maxima Umax. Este folosit pentru a deconecta încărcarea bateriilor cu nivel ridicat rezistență internă, care apare la sfârșitul duratei de viață din cauza lipsei de electrolit sau la o temperatură scăzută.

Cu metoda Tmax, bateria poate fi supraîncărcată dacă temperatura mediului ambiant scade sau bateria nu poate fi încărcată suficient dacă temperatura ambientală crește semnificativ. Metoda ΔT / Δt poate fi folosită foarte eficient pentru a opri încărcarea când temperaturi scăzute mediu inconjurator. Cu toate acestea, dacă numai această metodă este utilizată la temperaturi mai ridicate, bateriile din interiorul bateriilor vor fi încălzite la temperaturi nedorit de ridicate înainte ca valoarea ΔT / Δt să poată fi atinsă pentru oprire. Pentru o anumită valoare ΔT / Δt, se poate obține o capacitate de intrare mai mare la o temperatură ambientală mai mică decât la o capacitate mai mare. temperatura ridicata... La începutul încărcării bateriei (precum și la sfârșitul încărcării), temperatura crește rapid, ceea ce poate duce la deconectarea prematură a încărcării atunci când se utilizează metoda ΔT / Δt. Pentru a elimina acest lucru, dezvoltatorii încărcătoarelor folosesc temporizatoare ale întârzierii inițiale a răspunsului senzorului folosind metoda ΔT / Δt. Metoda -ΔU este eficientă pentru oprirea încărcării la temperaturi ambientale scăzute, mai degrabă decât la temperaturi ridicate. În acest sens, metoda este similară cu metoda ΔT / Δt. Pentru a vă asigura că încărcarea se oprește atunci când circumstanțe neprevăzute împiedică o întrerupere normală a încărcării, se recomandă, de asemenea, utilizarea unui control cu ​​temporizator care reglează durata operațiunii de încărcare (metoda t). Astfel, pentru încărcarea rapidă a acumulatorilor cu curenți normalizați de 0,5-1C la temperaturi de 0-50°C, se recomandă utilizarea simultană a metodelor Tmax (cu o temperatură de oprire de 50-60°C, în funcție de proiectarea baterii și baterii), -ΔU (5- 15 mV per baterie), t (de obicei pentru a obține 120% din capacitatea nominală) și Umax (1,6-1,8 V per baterie). În locul metodei -ΔU, poate fi utilizată metoda ΔT / Δt (1-2 ° C / min) cu un temporizator de întârziere inițial (5-10 min). Pentru controlul încărcării, consultați și articolul corespunzător După efectuarea unei încărcări rapide a bateriei, încărcătorul asigură comutarea acestora la reîncărcare cu un curent nominal de 0,1C - 0,2C pentru un anumit timp. Pentru bateriile Ni-MH, nu se recomandă încărcarea când tensiune constantă, deoarece poate apărea o „defecțiune termică” a bateriilor. Acest lucru se datorează faptului că la sfârșitul încărcării are loc o creștere a curentului, care este proporțională cu diferența dintre tensiunea de alimentare și tensiunea bateriei, iar tensiunea bateriei la sfârșitul încărcării scade din cauza creșterii. în temperatură. La temperaturi scăzute, rata de încărcare ar trebui redusă. În caz contrar, oxigenul nu va avea timp să se recombine, ceea ce va duce la o creștere a presiunii în acumulator. Pentru funcționarea în astfel de condiții sunt recomandate bateriile Ni-MH cu electrozi foarte poroși.

Avantajele și dezavantajele bateriilor Ni-MH

O creștere semnificativă a parametrilor specifici de energie nu este singurul avantaj al bateriilor Ni-MH față de bateriile Ni-Cd. Îndepărtarea de cadmiu înseamnă și trecerea către o producție mai curată. Problema aruncării bateriilor nefuncționale este, de asemenea, mai ușor de rezolvat. Aceste avantaje ale bateriilor Ni-MH au determinat creșterea mai rapidă a volumelor lor de producție în toate cele mai importante din lume companii de baterii comparativ cu bateriile Ni-Cd.

Bateriile Ni-MH nu au „efectul de memorie” inerent bateriilor Ni-Cd din cauza formării de nichelat în electrodul negativ de cadmiu. Totuși, efectele asociate cu reîncărcarea electrodului de oxid de nichel persistă. Scăderea tensiunii de descărcare, observată la reîncărcări frecvente și lungi, este aceeași ca și la baterii Ni-Cd, poate fi eliminat cu implementarea periodică a mai multor descărcări de până la 1V - 0,9V. Este suficient să efectuați astfel de evacuări o dată pe lună. Cu toate acestea, bateriile nichel-hidrură metalică sunt inferioare nichel-cadmiului, pe care sunt destinate să-l înlocuiască, în unele caracteristici operaționale:

• Bateriile Ni-MH funcționează eficient într-o gamă mai restrânsă de curenți de funcționare, ceea ce este asociat cu desorbția limitată a hidrogenului din electrodul hidrură metalică la un viteze mari deversare;
• Bateriile Ni-MH au un interval de temperatură de funcționare mai restrâns: majoritatea sunt inoperante la temperaturi sub -10 ° C și peste +40 ° C, deși în serii individuale baterii, ajustări rețete au asigurat extinderea limitelor de temperatură;
• în timpul încărcării bateriilor Ni-MH, se generează mai multă căldură decât la încărcarea bateriilor Ni-Cd, prin urmare, pentru a preveni supraîncălzirea bateriei de la bateriile Ni-MH în timpul încărcării rapide și/sau supraîncărcării semnificative, siguranțe termice sau termice. -în ele sunt instalate relee, care sunt amplasate pe peretele uneia dintre baterii din partea centrală a bateriei (acest lucru se aplică ansamblurilor de baterii industriale);
• Bateriile Ni-MH au o auto-descărcare crescută, care este determinată de inevitabilitatea reacției hidrogenului dizolvat în electrolit cu un electrod pozitiv de oxid-nichel (dar, datorită utilizării aliajelor speciale ale electrodului negativ, a fost posibil să se realizeze o scădere a ratei de autodescărcare la valori apropiate de cele pentru bateriile Ni-Cd);
• riscul de supraîncălzire la încărcarea uneia dintre bateriile Ni-MH ale bateriei, precum și inversarea polarității unei baterii cu o capacitate mai mică atunci când bateria este descărcată, crește odată cu nepotrivirea parametrilor bateriei ca urmare a ciclării prelungite, prin urmare , crearea de baterii din mai mult de 10 baterii nu este recomandată de toți producătorii;
• pierderea capacității electrodului negativ, care apare într-o baterie Ni-MH la descărcarea sub 0 V, este ireversibilă, ceea ce propune cerințe mai stricte pentru selectarea bateriilor dintr-o baterie și controlul procesului de descărcare decât în ​​cazul de folosire a bateriilor Ni-Cd, de regulă, se recomandă descărcarea la 1 V / ac în bateriile de joasă tensiune și până la 1,1 V / ac într-o baterie de 7-10 baterii.

După cum sa menționat mai devreme, degradarea bateriilor Ni-MH este determinată în primul rând de o scădere a capacității de sorbție a electrodului negativ în timpul ciclării. În ciclul de încărcare-descărcare, volumul rețelei cristaline a aliajului se modifică, ceea ce duce la formarea de fisuri și coroziune ulterioară la reacția cu electrolitul. Formarea produselor de coroziune are loc odată cu absorbția oxigenului și a hidrogenului, în urma cărora cantitatea totală de electrolit scade și crește rezistența internă a bateriei. Trebuie remarcat faptul că caracteristicile bateriilor Ni-MH depind în mod semnificativ de aliajul cu electrod negativ și de tehnologia de procesare a aliajului pentru a crește stabilitatea compoziției și structurii acestuia. Acest lucru îi obligă pe producătorii de baterii să fie atenți atunci când aleg furnizorii de aliaje, iar consumatorii de baterii să aleagă un producător.

Pe baza materialelor de pe site-urile pоwеrinfo.ru, „Chip and Dip”

Din experiența operațională

Celulele NiMH sunt promovate pe scară largă ca celule cu energie ridicată, rezistente la frig și fără memorie. Cumpărând o cameră digitală Canon PowerShot A 610, am dotat-o ​​în mod natural cu o memorie încăpătoare pentru 500 de imagini de înaltă calitate, iar pentru a mări durata de fotografiere am cumpărat de la Duracell 4 celule NiMH cu o capacitate de 2500 mAh.

Să comparăm caracteristicile elementelor produse de industrie:

Tabelul 1.

Din tabel putem observa că celulele NiMH au o capacitate mare de energie, ceea ce le face alegerea preferată.

Pentru a le încărca, a fost achiziționat un încărcător inteligent DESAY Full-Power Harger, care asigură încărcarea celulelor NiMH cu antrenamentul lor. Celulele au fost încărcate de înaltă calitate, dar... Cu toate acestea, la a șasea încărcare, a ordonat să trăiască mult timp. Electronica s-a ars.

După înlocuirea încărcătorului și mai multe cicluri de încărcare-descărcare, bateriile au început să se așeze în al doilea sau al treilea zece lovituri.

S-a dovedit că, în ciuda asigurărilor, celulele NiMH au și memorie.

Și cele mai multe dispozitive portabile moderne care le folosesc au protecție încorporată care oprește alimentarea la un anumit moment tensiune minima... Acest lucru previne descărcarea completă a bateriei. Aici începe să-și joace rolul amintirii elementelor. Celulele descărcate incomplet primesc o încărcare incompletă și capacitatea lor scade cu fiecare reîncărcare.

Incarcatoarele de calitate permit incarcarea fara pierderi de capacitate. Dar ceva ce nu am putut găsi la vânzarea acestuia pentru celule cu o capacitate de 2500mAh. Rămâne să îi antrenăm periodic.

Antrenamentul celulelor NiMH

Tot ceea ce este scris mai jos nu se aplică celulelor bateriei care au o auto-descărcare puternică. ... Pot fi doar aruncate, experiența arată că nu se pretează la antrenament.

Antrenament NiMH elemente constă în mai multe (1-3) cicluri de descărcare - încărcare.

Descărcarea se efectuează până când tensiunea de pe celula bateriei scade la 1V. Este recomandabil să descărcați celulele individual. Motivul este că capacitatea de a prelua conducerea poate varia. Și devine mai puternic atunci când încărcați fără antrenament. Prin urmare, are loc o funcționare prematură a protecției de tensiune a dispozitivului dvs. (player, cameră, ...) și încărcarea ulterioară a unei celule neîncărcate. Rezultatul este o pierdere tot mai mare de capacitate.

Descărcarea trebuie efectuată într-un dispozitiv special (Fig. 3), care permite efectuarea ei individual pentru fiecare element. Dacă nu există control al tensiunii, atunci descărcarea a fost efectuată până la o scădere vizibilă a luminozității lămpii.

Și dacă măsurați timpul de ardere al becului, puteți determina capacitatea bateriei, aceasta se calculează prin formula:

Capacitate = Curent de descărcare x Timp de descărcare = I x t (A * oră)

O baterie cu o capacitate de 2500 mA oră este capabilă să furnizeze un curent de 0,75 A la sarcină timp de 3,3 ore, dacă timpul obținut ca urmare a descărcării este mai mic, respectiv capacitatea reziduală este mai mică. Și cu o scădere a capacității de care aveți nevoie, trebuie să continuați antrenamentul bateriei.

Acum, pentru a descărca celulele bateriei, folosesc un dispozitiv realizat după schema prezentată în Fig. 3.

Este fabricat dintr-un încărcător vechi și arată astfel:

Abia acum există 4 becuri, ca în Fig. 3. Este necesar să spunem separat despre becuri. Dacă lampa are un curent de descărcare egal cu cel nominal pentru o anumită baterie sau puțin mai mic, poate fi folosită ca sarcină și indicator, altfel lampa este doar un indicator. Atunci rezistorul trebuie să fie de o asemenea valoare încât rezistența totală a El 1-4 și a rezistenței paralele R 1-4 să fie de aproximativ 1,6 ohmi.Înlocuirea unui bec cu un LED este inacceptabilă.

Un exemplu de bec care poate fi folosit ca încărcătură este un bec de lanternă cu cripton de 2,4 V.

Un caz special.

Atenţie! Producătorii nu garantează performanța normală a bateriei când curenții de încărcare depășirea curentului de încărcare accelerat pe care îl încarc trebuie să fie mai mică decât capacitatea bateriei. Deci, pentru bateriile cu o capacitate de 2500mA * oră, ar trebui să fie sub 2,5A.

Se întâmplă ca celulele NiMH după descărcare să aibă o tensiune mai mică de 1,1 V. În acest caz, este necesar să se aplice tehnica descrisă în articolul de mai sus din revista MIR PC. Un element sau o serie de elemente este conectată la o sursă de energie printr-un bec auto de 21 W.

Încă o dată, aș dori să vă atrag atenția! Trebuie verificată autodescărcarea acestor elemente! În cele mai multe cazuri, elementele cu tensiune redusă sunt cele care au autodescărcare crescută. Aceste elemente sunt mai ușor de aruncat.

Încărcarea este de preferat individuală pentru fiecare element.

Pentru două celule de 1,2 V tensiune de încărcare nu trebuie să depășească 5-6V. În timpul încărcării forțate, lumina este, de asemenea, un indicator. Când luminozitatea becului scade, puteți verifica tensiunea pe celula NiMH. Acesta va fi mai mare de 1,1 V. În mod obișnuit, această încărcare de amplificare inițială durează între 1 și 10 minute.

Dacă celula NiMH, în timpul încărcării forțate timp de câteva minute, nu crește tensiunea, se încălzește - acesta este un motiv pentru a o scoate din încărcare și a o arunca.

Recomand să folosiți încărcătoare numai cu capacitatea de a antrena (regenera) celulele la reîncărcare. Dacă nu există, atunci după 5-6 cicluri de lucru în echipament, fără a aștepta pierdere totală capacitate, antrenați-i și respingeți elementele cu o puternică autodescărcare.

Și nu te vor dezamăgi.

Într-unul dintre forumurile comentate acest articol "se scrie prostesc, dar nu e nimic altceva". Deci asta nu este "prost", ci simplu și disponibil pentru execuție în bucătărie pentru toți cei care au nevoie de ajutor. Adică, cât mai simplu. Avansat poate pune un controler, conecta un computer, ......, dar asta e alta poveste.

Ca să nu pară prost

Există încărcătoare inteligente pentru celulele NiMH.

Un astfel de încărcător funcționează cu fiecare baterie separat.

El poate:

1. lucrează individual cu fiecare baterie în moduri diferite,
2. încărcați bateriile în modul rapid și lent,
3. afișaj LCD individual pentru fiecare compartiment pentru baterii,
4. încărcați independent fiecare dintre baterii,
5. încărcați de la una până la patru baterii de diferite capacități și dimensiuni (AA sau AAA),
6. protejați bateria de supraîncălzire,
7. protejați fiecare baterie de supraîncărcare,
8. determinarea sfârșitului de încărcare prin căderea de tensiune,
9. identificarea bateriilor defecte,
10. predescărcați bateria la tensiunea reziduală,
11. restaurarea bateriilor vechi (antrenament de încărcare-descărcare),
12. Verifica capacitatea bateriei,
13. afișaj pe LCD: - curent de încărcare, tensiune, reflectă capacitatea curentului.

Cel mai important, subliniez, acest tip de dispozitiv vă permite să lucrați individual cu fiecare baterie.

Potrivit recenziilor utilizatorilor, un astfel de încărcător vă permite să restaurați majoritatea bateriilor neglijate și celor care pot fi reparate pentru a funcționa pe întreaga durată de viață garantată.

Din păcate, nu am folosit un astfel de încărcător, deoarece este pur și simplu imposibil să-l cumpărați în provincii, dar pe forumuri puteți găsi o mulțime de recenzii.

Principalul lucru este să nu încărcați la curenți mari, în ciuda modului declarat cu curenți de 0,7 - 1A, acesta este încă un dispozitiv de dimensiuni mici și poate disipa o putere de 2-5 wați.

Concluzie

Orice recuperare a bateriilor NiMh este strict individuală (cu fiecare element individual). Cu monitorizare constantă și respingere a elementelor care nu acceptă încărcare.

Și cel mai bine este să le reconstruiți cu încărcătoare inteligente care vă permit să respingeți individual și să ciclați încărcare-descărcare cu fiecare celulă. Și întrucât astfel de dispozitive nu funcționează automat cu baterii de orice capacitate, ele sunt proiectate pentru celule cu o capacitate strict definită sau trebuie să aibă curenți de încărcare și descărcare controlați!

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

„UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TOMSK”

Institutul Electrotehnic

Directia 551300 - Inginerie Electrica, Electromecanica si Electrotehnologie

Departament - Acționări electrice și echipamente electrice

Rezumat al disciplinei

„Surse de alimentare garantată și neîntreruptă a întreprinderilor industriale”

pe tema BATERIILOR NICHEL-HIDRURĂ DE METAL

Elevii grupei 7M142

N. V. Krupina _______________

Kondrashov S.A._____________

«_____»________________

Profesor șef, doctor în științe tehnice

A. G. Garganeyev _______________

„_____” ___________ 2009

Tomsk - 2009

Introducere

1. Terminologie

3. Baterii nichel-hidrură metalică

4. Procese de bază ale bateriilor Ni-MH

5. Proiectarea electrozilor bateriilor Ni-MH

6. Proiectarea bateriilor Ni-MH

7. Caracteristicile bateriilor Ni-MH

8. Încărcarea bateriei Ni-MH

9. Avantajele și dezavantajele bateriilor Ni-MH

10. Standarde și denumiri ale acumulatorilor HM

11. Depozitarea și funcționarea bateriilor Ni-MH

12. Producători și perspective de acumulatoare HM

13. Eliminare

Concluzie

Lista surselor utilizate

Introducere

Este aproape imposibil să ne imaginăm lumea modernă fără nici un fel de tehnologie electronică. Tehnologii digitale se potrivesc atât de bine în viața noastră, făcând-o mai convenabilă și mai interesantă încât pur și simplu nu le putem refuza.

Totuși, nu uitați că pentru ca dispozitivele mobile să funcționeze, sunt necesare surse de alimentare portabile care ar putea satisface nevoile tot mai mari ale electronicelor moderne. Am obținut WiFi și Bluetooth eliberându-ne de firele de date, dar rămânem încă legați de rețelele electrice.

Știința aplicată, însă, nu stă pe loc, oferind tot mai multe tipuri noi de surse de energie electrică. Pe de altă parte, este încă ciudat că, având la dispoziție atâtea tehnologii noi, bateriile telefoanelor, smartphone-urilor, PDA-urilor și altor gadget-uri încă „moară” la noi în țară. Acest lucru se întâmplă pentru că oamenii se gândesc la manipulare corectă cu o baterie doar atunci când este complet nefuncțională și poate fi casată cu liniște. Trebuie înțeles că înlocuirea bateriei poate costa un bănuț destul de. Nu susținem că puținilor le place să respecte cu strictețe regulile de funcționare, dar, din păcate, doar astfel se poate maximiza durabilitatea bateriei.

Până în prezent, bateriile cu cinci scheme electrochimice diferite sunt comune: nichel-cadmiu (Ni-Cd), hidrură de nichel-metal (Ni-MH), plumb-acid (Sealed Lead Acid, SLA), litiu-ion (Li-Ion) și polimer de litiu (Li-Polymer). Factorul determinant pentru toate bateriile enumerate nu este doar portabilitatea (adică volumul și greutatea reduse), ci și fiabilitatea ridicată și timpul lung de funcționare. Parametrii principali ai unei baterii sunt densitatea energiei (sau energia specifică în masă), numărul de cicluri de încărcare/descărcare, ratele de încărcare și autodescărcare. O baterie plumb-acid constă de obicei din două plăci (electrozi) plasate într-un electrolit (soluție apoasă de acid sulfuric). Celula de nichel-cadmiu are plăci negative și pozitive laminate împreună și plasate într-un cilindru metalic. Placa pozitivă este hidroxid de nichel, iar placa negativă este hidroxid de cadmiu. Cele două plăci sunt izolate cu un separator, care este umezit cu electrolit.

Bateria nichel-hidrură metalică este similară structural cu baterie nichel cadmiu, dar are o compoziție chimică diferită a electrolitului și a electrozilor. Într-o baterie litiu-ion, electrozii și separatorul (separatorul) sunt plasați într-un electrolit de sare de litiu.

Există un număr imens de mituri și legende despre modul de funcționare presupus ideal, despre metodele de „antrenament”, stocare, metode și moduri de încărcare și refacere a bateriilor, dar să încercăm să ne dăm seama.

1. Terminologie

Un acumulator (din latinescul acumulator - un colector, accumulato - adun, acumulez) este un dispozitiv pentru stocarea energiei în scopul utilizării sale ulterioare. Un acumulator electric transformă energia electrică în energie chimică și, după cum este necesar, asigură conversia inversă. Bateria se incarca prin trecerea unui curent electric prin ea. Ca rezultat al reacțiilor chimice induse, unul dintre electrozi capătă o sarcină pozitivă, iar celălalt - una negativă.

Baterie ca aparat electric, se caracterizează prin următorii parametri principali: sistem electrochimic, tensiune, capacitate electrică, rezistență internă, curent de autodescărcare și durata de viață.

Capacitatea bateriei este cantitatea de energie pe care ar trebui să o aibă o baterie complet încărcată. În calculele practice, capacitatea este de obicei exprimată în amperi-ore (

Capacitatea specifică este raportul dintre capacitatea bateriei și dimensiunea sau greutatea acesteia.

Un ciclu este o secvență de încărcare și descărcare a bateriei.

Efectul de memorie este pierderea capacității bateriei în timpul funcționării acesteia. Se manifestă prin tendința bateriei de a se adapta la ciclul de lucru la care bateria a funcționat o anumită perioadă de timp. Cu alte cuvinte, dacă încărcați bateria de mai multe ori fără a o descărca complet înainte de aceasta, pare că își „amintește” starea și data viitoare pur și simplu nu poate fi descărcată complet, prin urmare, capacitatea sa scade. Pe măsură ce crește numărul de cicluri de încărcare-descărcare, efectul de memorie devine mai pronunțat.

În astfel de condiții de funcționare, cristalele de pe placă cresc în interiorul bateriei (structura bateriilor va fi discutată mai jos), ceea ce reduce și suprafața electrodului. Cu formațiuni cristaline mici ale substanței interne de lucru, suprafața cristalelor este maximă, prin urmare, cantitatea de energie stocată de baterie este, de asemenea, maximă. Odată cu mărirea formațiunilor cristaline în timpul funcționării, aria suprafeței electrodului scade și, ca urmare, capacitatea reală scade.

Figura 1 prezintă efectul efectului de memorie.

Figura 1 - Efect de memorie.

Autodescărcarea este o pierdere spontană a energiei stocate de către o baterie în timp. Acest fenomen este cauzat de procese redox spontane și este inerent tuturor tipurilor de baterii, indiferent de sistemul lor electrochimic. Pentru o evaluare cantitativă a autodescărcării, cantitatea baterie pierdută pentru un anumit timp de energie, exprimat ca procent din valoarea obtinuta imediat dupa incarcare. Autodescărcarea este maximă în primele 24 de ore după încărcare, prin urmare, este estimată atât pentru prima zi, cât și pentru prima lună după încărcare. Rata de auto-descărcare a bateriei depinde foarte mult de temperatura mediului ambiant. Deci, atunci când temperatura crește peste 100 ° C, autodescărcarea se poate dubla.

2. Baterii: tipuri și origine

Japonia, Taiwan, China, Coreea de Sud ocupă pozițiile de lider pe piața producției de baterii și își măresc constant amploarea prezenței „modeste” pe piața mondială.

Există zeci de modele diferite de baterii pe piață astăzi și fiecare producător încearcă să obțină combinația optimă de caracteristici - capacitate mare, dimensiune și greutate reduse, performanță într-un interval larg de temperatură și în condiții extreme.

În același timp, studiile arată că peste 65% dintre utilizatorii tehnologiei mobile și portabile își doresc să aibă baterii și mai încăpătoare și sunt dispuși să plătească mulți bani pentru a putea folosi o „mașină de scris” (sau telefon) pentru câteva zile fără reîncărcare. De aceea, în cele mai multe cazuri, trebuie să cumpărați o baterie mai încăpătoare decât cea inclusă în kit.

De sistem electrochimic bateriile sunt împărțite în mai multe tipuri:

Acid de plumb (Sealed Lead Acid, SLA);

Nichel-cadmiu (Ni-Cd);

Hidrură metalică de nichel (Ni-MH);

Litiu-ion (Li-Ion);

Polimer de litiu (Li-Pol);

Combustibil.

Bateriile plumb-acid nu mai sunt folosite în electronicele portabile moderne, așa că ne vom începe excursia cu baterii cu nichel, care sunt încă folosite în bateriile pentru camere, laptopuri, camere video și alte dispozitive.

Strămoş baterii cu nichel au fost baterii cu nichel-cadmiu (Ni-Cd), inventate în 1899 de omul de știință suedez Waldmar Jungner. Principiul muncii lor a fost că nichelul acționează ca un electrod pozitiv (catod), iar cadmiul ca un electrod negativ (anod). La început a fost baterie deschisă, în care oxigenul eliberat în timpul încărcării a intrat direct în atmosferă, ceea ce a împiedicat crearea unei carcase sigilate și, împreună cu costul ridicat materialele necesare, a încetinit considerabil începutul producției de masă.

Am cumpărat o grămadă de suporturi pentru baterii de dimensiune AA (sau doar baterii) pe Ali... dispozitive electronice sau gadgeturi. De fapt, nu ar mai fi nimic de scris despre ele (ei bine, doar evaluați rezistența contactelor, măsurați lungimea firelor și evaluați plasticul de pe dinte și ochi - ce va fi în recenzie), dar am dat peste un articol pe internet și s-a născut ideea de a verifica dacă este posibil să restabiliți capacitatea acumulatorilor NiCd și NiMh care au funcționat, acumulat la fermă și să le aruncați într-o groapă de gunoi pur și simplu nu ridică mâna, deoarece astfel de elemente trebuie să fie predate pentru reciclare... Ce a ieșit din asta și a funcționat în general...
Atenţie- multe fotografii, trafic !!!

Iată articolul în sine, pe care l-am menționat în cuprinsul recenziei...


Am început să caut mai multe informații despre refacerea bateriilor NiCd și NiMh care își pierduseră capacitatea și căutarea m-a condus la un articol distractiv în limba engleză, pe care îl puteți citi urmând link-ul: Cei care nu cunosc engleza pot folosi traducerea automată în rusă de sistemul Google. Din articol am scos principalul lucru că celulele NiCd și NiMh au memorie (în NiCd este foarte pronunțat, în NiMh este mai puțin pronunțat, dar totuși efectul are loc), iar pentru a le prelungi viața trebuie să fie descărcat la o anumită tensiune înainte de încărcare.


Probabil că mulți oameni știu despre asta, că producătorul recomandă descărcarea bateriilor la o tensiune reziduală de 0,9-1V și abia apoi să le pună la încărcare. Dar acest lucru este adesea ignorat și în timp elementele își pierd capacitatea, în ele se formează cristale de săruri de cadmiu și nichel. Și pentru a le rupe, cel puțin parțial, trebuie să descărcați bateriile cu un curent mic la o tensiune reziduală de 0,4-0,5V ...

Apropo, puțin despre cum funcționează bateria: baza oricărei baterii este formată din electrozi pozitivi și negativi. Să analizăm o baterie pe bază de NiCd. Electrodul pozitiv (catodul) conține hidroxid de nichel NiOOH cu pulbere de grafit (5-8%), iar negativul (anodul) conține cadmiu metalic Cd sub formă de pulbere.


Bateriile de acest tip sunt adesea numite baterii cu rolă, deoarece electrozii sunt rulați într-un cilindru (rola) împreună cu un strat de separare, plasați într-o carcasă metalică și umpluți cu electrolit. Separatorul (separatorul), umezit cu electrolit, izolează plăcile una de cealaltă. Este realizat dintr-un material nețesut care trebuie să fie rezistent la alcali. Electrolitul este cel mai adesea hidroxid de potasiu KOH cu adaos de hidroxid de litiu LiOH, care favorizează formarea nichelaților de litiu și crește capacitatea cu 20%.

Bateriile nichel-hidrură metalică în designul lor sunt analoge cu bateriile nichel-cadmiu, iar în ceea ce privește procesele electrochimice - bateriile nichel-hidrogen. Energia specifică a bateriei Ni-MH este mult mai mare decât energia specifică a bateriilor Ni-Cd și Ni-H2
Bateria NiMh (Nichel Metal Hydrure) este proiectată aproape în același mod ca NiCd:


Electrozii pozitivi și negativi, separați printr-un separator, sunt rulați sub forma unei role, care este introdusă în carcasă și închise cu un capac de etanșare cu o garnitură. Capacul are o supapă de siguranță care se declanșează la o presiune de 2-4 MPa în cazul defectării bateriei.

Înarmat cu cunoștințele, am decis să încerc să asamblam ceva asemănător ca în articolul „Descărcător automat”, iar în practică va ajuta să verific dacă va ajuta sau nu, să restabilim, cel puțin parțial, bateriile care și-au pierdut capacitate ... Am asamblat un astfel de dispozitiv de testare conform schemei din articol. In articol a fost folosit ca indicatie un bec de 1V 75mA, nu stiu unde a gasit autorul. De asemenea, în articol s-a propus să se folosească un LED, dar această idee nu va funcționa, deoarece toate LED-urile nu se aprind la 1-1,5 V ... Prin urmare, a fost folosit un ampermetru ca indicator ...

Curentul inițial de descărcare al unei baterii proaspăt încărcate este de 250 mA și scade treptat. Cu o tensiune reziduală de 1V, curentul de descărcare scade la 30-40mA, este nevoie de aproximativ același curent pentru a încerca să spargeți cristalele de „zgură” din baterie...
S-a efectuat un mic test al bateriei AAA „ucisă” de radiotelefonul Ni-Mh; în total, au fost efectuate 4 cicluri de încărcare-descărcare. Testarea a fost efectuată după cum urmează: Bateria a fost descărcată la tensiunea recomandată de producător de 1V și a fost încărcată complet folosind încărcătorul automat Soshine (mulțumită chinezilor)

Încărcătorul numără cantitatea de încărcare „injectată” în baterie, desigur, aceasta este modalitatea greșită de a evalua capacitatea, deoarece trebuie să măsurați capacitatea bateriei în timpul descărcării și nu încărcarea (în viitor, vom măsura capacitatea corectă), dar puteți judeca indirect dacă capacitatea se schimbă sau nu "a ucis" bateria...

Digresiune lirică

Apropo, pe Muska, mulți autori „păcătuiesc” cu asta, măsurând capacitatea bateriilor cu ajutorul preferatului tuturor, „medicul alb”... După ce a măsurat încărcarea „suflat” în baterie, cu specii importante vorbim despre capacitatea bateriei, fără să ținem cont de faptul că nu tot ce este „suflat” poate fi „suflat” înapoi, precum și de numeroasele pierderi de energie pentru autodescărcare, încălzirea bateriei etc. Orice revizuire a unui dispozitiv cu port USB este considerată incompletă dacă nu există o fotografie a „medicului alb” în el. Chinezii probabil s-au îmbogățit vânzând aceste super-dispozitive pentru testare ...))))

1- încărcare - 680mA/h

2- încărcare - 726mA/h

3- încărcare - 737mA/h

4- încărcare - 814mA/h

Ei bine, vedem o dinamică pozitivă ... Cel puțin din ce în ce mai multă „încărcare” este inclusă în baterie, dar din păcate aceasta este doar o estimare indirectă a capacității și, pentru a estima cu precizie, trebuie să descărcați bateria măsurând capacitatea ...
Ce vom face mai departe))))
Pentru a evalua corect capacitatea bateriilor, un nou încărcător de baterii VM200 a fost comandat de la chinezi... Este capabil să descarce bateria și să măsoare capacitatea, va fi mult mai precis...

Deoarece puteți testa imediat 4 baterii, sa decis să refaceți descărcatorul și să îl faceți și cu 4 canale. Dispozitivul încărcător-descărcare VM200 este desigur capabil să descarce independent bateria, dar face acest lucru la o tensiune reziduală de 0,9V, ceea ce nu este suficient, trebuie să descarc fiecare element la 0,4V, deci o diagramă a unui alt dispozitiv de descărcare a fost găsit pe internet

Am tradus această schemă în elemente moderne și am înmulțit până la 4 canale ...
Rezultatul este un astfel de dispozitiv de descărcare:




Deoarece în toate cele 4 canale, am setat aceeași tensiune de tăiere a comparatoarelor, m-am descurcat cu o diodă Zener și un rezistor de reglare pentru toate cele patru canale ...
Pentru cei care vor sa repete, dau un link catre placa de circuit imprimat, toate elementele sunt semnate pe ea

Atunci am venit la suporturile noastre pentru acumulatori sau baterii... aveam nevoie de 4 bucăți, restul vor merge „în rezervă”... Ca de obicei, linkul merge deja la „nicăieri”, așa că am pus un produs asemănător de la un alt vânzător din titlu. Sub spoiler atașez o captură de ecran a comenzii, altfel nu vor crede că comand piese de schimb de la chinezi ...))))

Ecran de comandă

distrându-se sub spoiler

Toate acestea se realizează pe microcircuitul LM3914, aproape conform schemei tipice din fișa de date. Alimentare de 5V de la un fel de încărcare telefon mobil... Există un jumper pe placă care poate fi folosit pentru a comuta microcircuitul din modul „Punct” în modul „Coloană” și înapoi...

partea din spate


Când un LED roșu este aprins, tensiunea bateriei este de 0,2 V, când toată bara este aprinsă, înseamnă că bateria este de 1,2 V. Fiecare LED stins indică faptul că tensiunea bateriei a scăzut cu încă 0,1 V ... Este convenabil să utilizați această placă sub forma unui voltmetru indicator cu o precizie destul de mare ...

În sfârșit, ambele colete au venit, nu voi descrie dimensiunile de despachetare, cântărire, măsurare, pentru că deja este clar că suporturile bateriilor AA sunt puțin mai mari decât bateriile în sine... Aici forma generala titular.


Plasticul este elastic, ține bine bateria, mai mult decat atat, este destul de greu sa scoti bateria cu degetele, trebuie sa o scoti cu un obiect subtire, o surubelnita, de exemplu.
Să verificăm rezistența contactului cu arc. 2 miliohmi...


Lungimea firelor (rosu si negru) este de aproximativ 15 cm.

Acum să reglam tensiunea de tăiere a comparatoarelor; acest lucru se poate face pe oricare dintre cele patru canale. Și să verificăm curentul cu care bateriile noastre se vor descărca... Furnizăm dispozitivului de descărcare 5V de la un fel de sursă de alimentare de la un telefon mobil. Vedem că toate LED-urile sunt aprinse. Verdele semnalează că alimentarea este conectată, iar 4 LED-uri roșii ne indică că toate comparatoarele sunt în stare închisă și nu are loc nicio descărcare.

Descrierea procesului de configurare și fotografii sub spoiler

Ne atașăm la primul canal unitate de laborator alimentare și dați 1.2V - aceasta este tensiunea unei baterii complet încărcate... Vedem că descărcarea a început cu un curent de 70mA (în dreapta există un ampermetru precis având 4 cifre după virgulă zecimală)


Atenție că LED-ul primului canal s-a stins, semnalând că descărcarea a început în acest canal...


Cu o tensiune a bateriei de 0,5V, curentul de descărcare este de 40mA, în principiu, acesta este exact curentul de care avem nevoie pentru a sparge cu succes cristalele rezultate ...


La o tensiune de 0,4V, comparatorul se închide și descărcarea se termină. Vă rugăm să rețineți că curentul de pe ampermetru a devenit zero.

Acum puteți începe procesul de recuperare...


Introducem toate bateriile în încărcător, selectăm modul „Charge-Test”... și așteptăm... După încărcarea completă cu un curent de 200mA, încărcătorul va descărca bateriile la 0,9V cu un curent de 100mA și va calcula capacitatea dată. Îl vom opera ca capacitate inițială înainte de recuperare.


Dimineața, încărcătorul a dat capacitatea calculată a bateriilor, o vom folosi ca valori inițiale, Bateriile Nichel-Cadmiu au pierdut jumătate din capacitatea inițială, Nichel-hidrură metalică, nu se știe câtă capacitate aveau inițial , bănuiesc, undeva pe la 1200mAh, dar nu contează, principalul lucru pentru noi este dinamica și restabilirea capacității.


Punem toate bateriile în dispozitivul de descărcare, vedem că s-au stins toate LED-urile roșii, bateriile au început să se descarce pe toate cele patru canale. Cand se atinge tensiunea reziduala de 0,4V pe fiecare baterie, comparatoarele se vor inchide, iar LED-urile rosii se vor aprinde, semnaland sfarsitul descarcarii. Poate dura mult timp...


A venit acasă de la serviciu, toate cele 4 LED-uri roșii sunt aprinse pe dispozitivul de descărcare. Pentru orice eventualitate, am măsurat tensiunea reziduală la toate bateriile cu un voltmetru. Aproximativ 0,4 V pe fiecare...

Ei bine, să începem să repetăm ​​ciclul de descărcare-încărcare. De mult plictisitor, zi-noapte. Toate testele au durat 4 zile. Dinamica pozitivă este vizibilă pe display-ul încărcătorului VM200, din ce în ce mai multă încărcare „intră” în baterii... Se vede că metoda funcționează...)))))


Dar punctele de mai sus i va aranja testarea finală a capacității bateriilor în timpul descărcării.
Au trecut 5 cicluri de încărcare-descărcare... Punem bateriile pentru a determina capacitatea, acesta este modul „Gharge-Test”... Ei bine, iată rezultatul final - verdictul...


După cum vedem, capacitatea care a fost și a rămas aceeași... Minunea nu s-a întâmplat, deși totul spunea că bateriile se refac, pentru că capacitatea „injectată” crește... Dar vai...
În acest moment, moșcoviții cu studii de arte liberale au închis cu tristețe recenzia și mi-au dat un minus gras... Moscoviții cu studii inginerești au chicotit și au crezut că legile fizicii, chimiei, bătrâneții și bătrâna cu coasa încă nu fuseseră. au fost înșelați... Și știau despre asta dinainte... Dar... Există unul mic DAR...
După cum vă amintiți, am scris anterior despre restaurarea bateriilor AAA de la un telefon radio, la începutul articolului... Bateriile au funcționat timp de 2 ani și nu mai țin încărcarea. Dacă scoateți telefonul din încărcare, după 10-15 minute pictograma bateriei descărcate a clipit pe ecran și a cerut să puneți telefonul la încărcare. Dacă cererea lui a fost ignorată, atunci telefonul a fost pur și simplu oprit. A fost acum aproximativ un an. După 4 cicluri de descărcare-încărcare, am pus din nou bateriile în telefon, și lucrează în el de un an, chiar dacă trebuie să pui telefonul la încărcare puțin mai des decât la baterii noi, DAR ! !! Telefonul functioneaza normal timp de un an cu baterii remanufacturate !!! De ce și cum, nu știu... Dar adevărul rămâne...
Acum să returnăm bateriile încărcate la aparatul de bărbierit Panasonic... Înainte de refacerea bateriilor, a fost suficient pentru aproximativ 4-5 minute după o încărcare completă... Apoi aparatul de bărbierit inevitabil a „murit”... Ei bine, să verificăm , pune bateriile la loc... m-am ras... apoi l-am mai tinut inca 25 de minute aparatul de ras este aprins... Bâzâie de parca are baterii noi... nu m-am obosit sa mai chinui motorul... l-am oprit... simt că încă mai am destule bateriile astea pentru o vreme...
Nu voi trage concluzii, fiecare poate să le facă singur... Mulțumesc tuturor celor care mi-au citit recenzia până la sfârșit...
La sfârșitul recenziei, prin tradiție, un animal... Animalului îi plăcea plasticul și rezistența contactului cu arc, dar nu îi plăcea lungimea firelor... Ar trebui să fie mai lung... și foșnetul ar trebui să fie la capătul firelor...

Bateriile Ni-MH (nichel-hidrură metalică) aparțin grupului alcalin. Sunt surse de curent chimic, unde oxidul de nichel acționează ca un catod, iar un electrod cu hidrogen metal hidrură acționează ca un anod. Alcalii sunt un electrolit. Sunt asemănătoare bateriilor cu nichel-hidrogen, dar le depășesc ca capacitate energetică.

Producția de baterii Ni-MH a început la mijlocul secolului al XX-lea. Ele au fost dezvoltate ținând cont de neajunsurile depășite baterii nichel cadmiu... În NiNH pot fi utilizate diferite combinații de metale. Pentru producerea lor, au fost dezvoltate aliaje și metale speciale care funcționează la temperatura camerei și presiune scăzută a hidrogenului.

Productia industriala a inceput in anii optzeci. Aliajele și metalele pentru Ni-MH sunt încă produse și îmbunătățite astăzi. Dispozitive moderne de acest tip poate oferi până la 2 mii de cicluri de încărcare-descărcare. Un rezultat similar este realizabil datorită utilizării aliajelor de nichel cu metale din pământuri rare.

Cum sunt utilizate aceste dispozitive

Dispozitivele nichel-hidrură metalică sunt utilizate pe scară largă pentru alimentarea cu energie alt fel electronice care funcționează offline. De obicei vin sub formă de baterii AAA sau AA. Există și alte versiuni. De exemplu, bateriile industriale. Domeniul de utilizare al bateriilor Ni-MH este puțin mai larg decât cel al bateriilor cu nichel-cadmiu, deoarece nu conțin materiale toxice.

V acest moment implementat pe piata interna Bateriile nichel-hidrură metalică sunt împărțite în 2 grupe în ceea ce privește capacitatea - 1500-3000 mAh și 300-1000 mAh:

1. Primul utilizat în dispozitive cu consum mare de energie într-un timp scurt. Sunt tot felul de playere, modele cu radiocomandă, camere, camere video. În general, dispozitivele care consumă energie rapid.
2. Al doilea utilizat atunci când consumul de energie începe după un anumit interval de timp. Acestea sunt jucării, lumini, walkie-talkie. Bateria este alimentată de dispozitive care consumă moderat energie electrică, care sunt offline pentru o perioadă lungă de timp.

Încărcarea dispozitivelor Ni-MH

Încărcarea este rapidă și rapidă. Producătorii nu îl recomandă pe primul, deoarece odată cu el apar dificultăți cu definiție precisă oprirea alimentării cu curent a aparatului. Din acest motiv, poate apărea o supraîncărcare puternică, ceea ce duce la degradarea bateriei. folosind opțiunea rapidă. Eficiența aici este puțin mai mare decât cea a tipului de încărcare prin picurare. Curentul este setat - 0,5-1 C.

Cum se încarcă bateria cu hidrură:

• se determină prezența unei baterii;
• calificarea dispozitivului;
• preîncărcare;
• încărcare rapidă;
• REÎNCĂRCĂ;
• taxa de întreținere.

La încărcare rapidă trebuie să ai o memorie bună. Acesta trebuie să controleze sfârșitul procesului în funcție de criterii diferite, independente. De exemplu, dispozitivele Ni-Cd au suficient control delta al tensiunii. Iar cu NiMH, aveți nevoie de baterie pentru a urmări cel puțin temperatura și delta.

Pentru lucru corect Ni-MH ar trebui să-și amintească „Regula celor trei R”: „ Nu supraîncălziți”, „Nu supraîncărcați”, „Nu supradescărcați”.

Pentru a preveni supraîncărcarea bateriilor, se folosesc următoarele metode de control:

1. Încetarea taxei în funcție de rata de schimbare a temperaturii ... Cu această metodă, temperatura bateriei este monitorizată constant în timpul încărcării. Când citirile cresc mai repede decât este necesar, încărcarea se oprește.
2. Metoda de terminare a taxei la momentul maxim .
3. Incetarea incarcarii prin temperatura absoluta ... Aici este monitorizată temperatura bateriei în timpul procesului de încărcare. Când se atinge valoarea maximă, încărcarea rapidă se oprește.
4. Metoda de terminare a tensiunii delta negative ... Înainte de a finaliza încărcarea bateriei, ciclul de oxigen crește temperatura dispozitivului NiMH, provocând scăderea tensiunii.
5. Tensiune maxima ... Metoda este utilizată pentru a opri încărcarea dispozitivelor cu rezistență internă crescută. Acesta din urmă apare la sfârșitul duratei de viață a bateriei din cauza lipsei de electrolit.
6. Presiune maximă ... Metoda este utilizată pentru bateriile prismatice de mare capacitate. Nivelul de presiune admisibil într-un astfel de dispozitiv depinde de dimensiunea și designul acestuia și este în intervalul 0,05-0,8 MPa.

Pentru a clarifica timpul de încărcare a unei baterii Ni-MH, ținând cont de toate caracteristicile, puteți aplica formula: timp de încărcare (h) = capacitate (mAh) / curent al încărcătorului (mA). De exemplu, ai o baterie cu o capacitate de 2000 miliamperi ore. Curentul de încărcare din încărcător este de 500 mA. Capacitatea este împărțită la curent și rezultă 4. Adică bateria va fi încărcată timp de 4 ore.

Reguli obligatorii care trebuie respectate pentru funcționarea corectă a dispozitivului de nichel-hidrură metalică:

1. Aceste baterii sunt mult mai sensibile la căldură decât bateriile cu nichel-cadmiu, nu pot fi supraîncărcate ... Supraîncărcarea va afecta negativ ieșirea curentului (capacitatea de a menține și de a furniza sarcina acumulată).
2. Bateriile cu hidrură metalică pot fi „antrenate” după cumpărare ... Efectuați 3-5 cicluri de încărcare/descărcare, care vă vor permite să atingeți limita capacității pierdute în timpul transportului și depozitării dispozitivului după părăsirea transportorului.
3. Trebuie să depozitați bateriile cu o cantitate mică de încărcare , aproximativ 20-40% din capacitatea nominală.
4. Lăsați dispozitivul să se răcească după descărcare sau încărcare. .
5. Dacă în dispozitiv electronic același ansamblu baterie este utilizat în modul de reîncărcare , apoi din când în când trebuie să descărcați fiecare dintre ele la o tensiune de 0,98 și apoi să încărcați complet. Această procedură de ciclism se recomandă să fie efectuată o dată la fiecare 7-8 cicluri de reîncărcare a bateriilor.
6. Dacă trebuie să descărcați NiMH, atunci ar trebui să respectați un indicator minim de 0,98 ... Dacă tensiunea scade sub 0,98, atunci se poate opri încărcarea.

Recuperarea bateriilor Ni-MH

Din cauza „efectului de memorie”, aceste dispozitive își pierd uneori unele caracteristici și cea mai mare parte din capacitate. Acest lucru se întâmplă cu mai multe cicluri de descărcare incompletă și încărcare ulterioară. Ca urmare a acestei lucrări, dispozitivul „memorează” o limită de descărcare mai mică, din acest motiv, capacitatea acestuia scade.

Pentru a scăpa de această problemă, trebuie să faceți exerciții fizice și să vă recuperați în mod constant. Un bec sau încărcător se descarcă la 0,801 volți, apoi bateria este încărcată complet. Dacă pentru mult timp bateria nu a trecut prin procesul de recuperare, este indicat să efectuați 2-3 astfel de cicluri. Este indicat să-l antrenezi o dată la 20-30 de zile.

Producătorii de baterii Ni-MH susțin că „efectul de memorie” consumă aproximativ 5% din capacitate. Îl poți restaura cu ajutorul antrenamentului. Un punct important când reducerea Ni-MH este că încărcătorul are o funcție de descărcare cu control de subtensiune. Ce este necesar pentru a preveni o descărcare puternică a dispozitivului în timpul recuperării. Acest lucru este de neînlocuit atunci când starea inițială de încărcare este necunoscută și este imposibil de prezis timpul aproximativ de descărcare.

Dacă starea de încărcare a bateriei este necunoscută, aceasta ar trebui să fie descărcată sub control complet al tensiunii, altfel o astfel de recuperare va duce la descărcare profundă. Când restabiliți o baterie întreagă, se recomandă să o încărcați mai întâi complet pentru a egaliza starea de încărcare.

Dacă bateria a funcționat de câțiva ani, atunci recuperarea încărcării și descărcarii poate fi inutilă. Este util pentru profilaxie în timpul funcționării dispozitivului. În timpul funcționării NiMH, odată cu apariția „efectului de memorie”, apar modificări ale volumului și compoziției electrolitului. Merită să ne amintim că este mai înțelept să reciclați celulele bateriei individual, mai degrabă decât întreaga baterie. Durata de valabilitate a bateriilor este de la unu la cinci ani (în funcție de modelul specific).

Avantaje și dezavantaje

O creștere semnificativă a parametrilor energetici ai bateriilor nichel-hidrură metalică nu este singurul lor avantaj față de bateriile cu cadmiu. Îndepărtându-se de utilizarea cadmiului, producătorii au început să folosească un metal mai ecologic. Este mult mai ușor să rezolvi problemele cu.

Datorită acestor avantaje și a faptului că metalul este utilizat în fabricație - nichel, producție Dispozitive Ni-MH a crescut brusc în comparație cu baterii nichel cadmiu... De asemenea, sunt convenabile prin faptul că, pentru a reduce tensiunea de descărcare în timpul reîncărcărilor prelungite, trebuie efectuată o descărcare completă (până la 1 volt) la fiecare 20-30 de zile.

Câteva despre dezavantaje:

1. Producătorii au limitat bateriile Ni-MH la zece celule deoarece odată cu creșterea ciclurilor de încărcare-descărcare și a duratei de viață există pericolul de supraîncălzire și inversare a polarității.
2. Aceste baterii funcționează într-un interval de temperatură mai restrâns decât bateriile cu nichel-cadmiu. ... Deja la -10 și + 40 ° С își pierd eficiența.
3. La încărcarea Ni-MH bateriile generează multă căldură , prin urmare au nevoie de siguranțe sau întrerupătoare de temperatură.
4. Autoîncărcare crescută , a cărui prezență se datorează reacției electrodului oxid-nichel cu hidrogenul din electrolit.

Degradarea bateriilor Ni-MH este determinată de o scădere a capacității de sorbție a electrodului negativ în timpul ciclării. În ciclul de descărcare-încărcare, volumul rețelei cristaline se modifică, ceea ce contribuie la formarea ruginii și a fisurilor în timpul reacției cu electrolitul. Coroziunea apare atunci când bateria absoarbe hidrogen și oxigen. Acest lucru duce la o scădere a cantității de electrolit și o creștere a rezistenței interne.

Trebuie avut în vedere faptul că caracteristicile bateriilor depind de tehnologia de procesare a aliajului cu electrozi negativi, de structura și compoziția acestuia. Metalul contează și pentru aliaje. Toate acestea îi obligă pe producători să-și aleagă cu mare atenție furnizorii de aliaje, iar consumatorii - producătorul.