Agjencia Federale për Arsimin

shteti institucion arsimor arsimin e lartë profesional

"UNIVERSITETI POLITEKNIK TOMSK"

Instituti Elektroteknik

Drejtimi 551300 - Inxhinieri Elektrike, Elektromekanike dhe Elektroteknologji

Departamenti - Makinat elektrike dhe pajisjet elektrike

Disiplina abstrakte

"Burimet e furnizimit me energji të garantuar dhe të pandërprerë të ndërmarrjeve industriale"

me teme BATERITE NIKELI-HIDRID METAL

Nxënësit e grupit 7M142

N. V. Krupina _______________

Kondrashov S.A._____________

«_____»________________

Kryeprofesor, Doktor i Shkencave Teknike

A. G. Garganeyev _______________

"_____" ___________ 2009

Tomsk - 2009

Prezantimi

1. Terminologji

3. Bateritë hidride nikel-metal

4. Proceset bazë Bateri Ni-MH ov

5. Projektimi i elektrodave të baterive Ni-MH

6. Projektimi i baterive Ni-MH

7. Karakteristikat Ni-MH akumulatorë

8. Ngarkimi Ni-MH bateri

9. Avantazhet dhe disavantazhet e baterive Ni-MH

10. Standardet dhe emërtimet e HM-akumulatorëve

11. Ruajtja dhe funksionimi i baterive Ni-MH

12. Prodhuesit dhe perspektivat e HM-akumulatorëve

13. Asgjesimi

konkluzioni

Lista e burimeve të përdorura

Prezantimi

Pothuajse e pamundur të imagjinohet bota moderne pa asnjë lloj teknologjie elektronike. Teknologjitë dixhitale janë përzier me kaq sukses në jetën tonë, duke e bërë atë më të përshtatshme dhe interesante, saqë thjesht nuk mund t'i refuzojmë ato.

Sidoqoftë, mbani në mend se pajisjet celulare kërkojnë furnizime portative me energji elektrike për të përmbushur kërkesat gjithnjë në rritje. elektronikë moderne... Ne morëm WiFi dhe Bluetooth duke u çliruar nga telat e të dhënave, por mbetemi ende të lidhur me rrjetet elektrike.

Shkenca e aplikuar, megjithatë, nuk qëndron ende, duke ofruar gjithnjë e më shumë lloje të reja të burimeve të energjisë elektrike. Nga ana tjetër, është ende e çuditshme që me kaq shumë teknologji të reja të disponueshme, bateritë e telefonave, telefonave inteligjentë, PDA-ve dhe pajisjeve të tjera ende “vdesin” në vendin tonë. Kjo ndodh sepse njerëzit mendojnë për trajtimin e duhur me bateri vetëm kur është plotësisht jashtë funksionit dhe mund të hiqet me qetësi. Duhet të kuptohet se zëvendësimi i baterisë mund të kushtojë një qindarkë të bukur. Ne nuk argumentojmë se pak njerëz pëlqejnë të ndjekin rreptësisht rregullat e funksionimit, por, për fat të keq, vetëm në këtë mënyrë mund të maksimizohet qëndrueshmëria e baterisë.

Deri më sot, bateritë e pesë skemave të ndryshme elektrokimike janë të zakonshme: nikel-kadmium (Ni-Cd), hidrid nikel-metal (Ni-MH), plumb-acid (Acidi i plumbit të mbyllur, SLA), litium-jon (Li-Ion) dhe polimer litium (Li-Polymer). Faktori përcaktues për të gjitha bateritë e listuara nuk është vetëm transportueshmëria (d.m.th. vëllimi dhe pesha e vogël), por edhe besueshmëri e lartë si dhe koha e shkëlqyer e punës. Parametrat kryesorë të një baterie janë densiteti i energjisë (ose energjia specifike sipas masës), numri i cikleve të ngarkimit / shkarkimit, shkalla e karikimit dhe vetë-shkarkimit. Një bateri me acid plumbi zakonisht përbëhet nga dy pllaka (elektroda) të vendosura në një elektrolit (tretësirë ujore e acidit sulfurik). Qeliza nikel-kadmium ka pllaka negative dhe pozitive të mbështjellë së bashku dhe të vendosura në një cilindër metalik. Pllaka pozitive është hidroksidi i nikelit dhe pllaka negative është hidroksidi i kadmiumit. Dy pllakat janë të izoluara me një ndarës, i cili është i lagur me elektrolit.

Bateria e hidridit të metalit të nikelit është strukturalisht e ngjashme me bateri nikel kadmiumi por ka një tjetër përbërje kimike elektrolit dhe elektroda. Në një bateri litium-jon, elektrodat dhe ndarësi (ndarësi) vendosen në një elektrolit të kripës së litiumit.

Ekzistojnë një numër i madh i miteve dhe legjendave për mënyrën e gjoja ideale të funksionimit, për metodat e "stërvitjes", ruajtjes, metodat dhe mënyrat e karikimit dhe rivendosjes së baterive, por le të përpiqemi ta kuptojmë.

1. Terminologji

Një akumulator (nga latinishtja akumulator - një koleksionist, accumulo - mbledh, grumbulloj) është një pajisje për ruajtjen e energjisë për qëllimin e përdorimit të saj të mëvonshëm. Një akumulator elektrik konverton energjinë elektrike në energji kimike dhe, sipas nevojës, siguron konvertimin e kundërt. Bateria ngarkohet duke kaluar përmes saj rryme elektrike... Si rezultat i reaksioneve kimike të induktuara, njëra prej elektrodave fiton një ngarkesë pozitive, dhe tjetra - negative.

Bateri si pajisje elektrike, karakterizohet nga parametrat kryesorë të mëposhtëm: sistemi elektrokimik, tensioni, kapaciteti elektrik, rezistenca e brendshme, rryma e vetëshkarkimit dhe jeta e shërbimit.

Kapaciteti i baterisë është sasia e energjisë që duhet të ketë një bateri e ngarkuar plotësisht. Në llogaritjet praktike, kapaciteti zakonisht shprehet në amper-orë (

). Amper-orët tregojnë periudhën kohore që do të funksionojë bateri e dhënë në një rrymë prej 1 amper. Sidoqoftë, vlen të shtohet se në pajisjet moderne celulare përdoren rryma me forcë shumë më të ulët, kështu që kapaciteti i baterive shpesh matet në miliamper-orë (ose, ose mAh). Kapaciteti nominal (siç duhet të jetë) tregohet gjithmonë në vetë baterinë ose në paketimin e saj. Megjithatë, kapaciteti real jo gjithmonë përkon me atë nominal. Në praktikë, kapaciteti aktual i baterisë varion nga 80% në 110% të vlerës nominale.

Kapaciteti specifik është raporti i kapacitetit të baterisë me madhësinë ose peshën e saj.

Një cikël është një sekuencë e karikimit dhe shkarkimit të një baterie.

Efekti i kujtesës është humbja e kapacitetit të baterisë gjatë funksionimit të saj. Ajo manifestohet në tendencën e baterisë për t'u përshtatur me ciklin e punës në të cilin bateria ka funksionuar për një periudhë të caktuar kohe. Me fjalë të tjera, nëse e ngarkoni baterinë disa herë pa e shkarkuar plotësisht para kësaj, ajo duket se "kujton" gjendjen e saj dhe herën tjetër thjesht nuk mund të shkarkohet plotësisht, prandaj, kapaciteti i saj zvogëlohet. Me rritjen e numrit të cikleve të ngarkimit-shkarkimit, efekti i kujtesës bëhet më i theksuar.

Në kushte të tilla funksionimi, kristalet në pllakë rriten brenda baterisë (struktura e baterive do të diskutohet më poshtë), të cilat gjithashtu zvogëlojnë sipërfaqen e elektrodës. Me formacione të vogla kristalore të substancës së brendshme të punës, sipërfaqja e kristaleve është maksimale, prandaj, sasia e energjisë së ruajtur nga bateria është gjithashtu maksimale. Me zgjerimin e formacioneve kristalore gjatë funksionimit, sipërfaqja e elektrodës zvogëlohet dhe, si rezultat, zvogëlohet kapaciteti real.

Figura 1 tregon efektin e efektit të kujtesës.

Figura 1 - Efekti i kujtesës.

Vetë-shkarkimi është një humbje spontane e energjisë së ruajtur nga një bateri me kalimin e kohës. Ky fenomen shkaktohet nga proceset spontane redoks dhe është i natyrshëm në të gjitha llojet e baterive, pavarësisht nga sistemi i tyre elektrokimik. Për të përcaktuar sasinë e vetë-shkarkimit, përdoret sasia e energjisë së humbur nga bateria gjatë një kohe të caktuar, e shprehur si përqindje e vlerës së marrë menjëherë pas karikimit. Vetë-shkarkimi është maksimal në 24 orët e para pas karikimit, prandaj vlerësohet si për ditën e parë ashtu edhe për muajin e parë pas karikimit. Shkalla e vetë-shkarkimit të baterisë varet shumë nga temperatura e ambientit. Pra, kur temperatura rritet mbi 100 ° C, vetë-shkarkimi mund të dyfishohet.

2. Bateritë: llojet dhe origjina

Pozicioni kryesor në tregun e prodhimit të baterive është i zënë nga Japonia, Tajvani, Kina, Korea e jugut dhe ata po zgjerojnë në mënyrë të qëndrueshme praninë e tyre "modeste" në tregun global.

Janë me dhjetëra dizajne të ndryshme bateritë, dhe secili prodhues përpiqet të arrijë kombinimin optimal të karakteristikave - kapacitet të lartë, madhësi dhe peshë të vogël, performancë në një gamë të gjerë temperaturash dhe në kushte ekstreme.

Në të njëjtën kohë, studimet tregojnë se më shumë se 65% e përdoruesve të teknologjisë celulare dhe portative duan të kenë bateri edhe më të mëdha dhe janë të gatshëm të paguajnë shumë para për mundësinë e përdorimit të një "makine shkrimi" (ose telefoni). për disa ditë pa rimbushje. Kjo është arsyeja pse, në shumicën e rasteve, duhet të blini një bateri që është më e madhe se ajo e përfshirë në komplet.

Sipas sistemit elektrokimik, bateritë ndahen në disa lloje:

Acid plumbi (Sealed Lead Acid, SLA);

Nikel-kadmium (Ni-Cd);

Hidridi i metalit të nikelit (Ni-MH);

Litium-jon (Li-Ion);

Litium Polimer (Li-Pol);

Karburant.

Bateritë e plumbit-acid nuk përdoren më në elektronikën moderne portative, kështu që ne do të fillojmë ekskursionin tonë me bateritë e nikelit, të cilat ende përdoren në bateritë për kamera, laptopë, videokamera dhe pajisje të tjera.

Paraardhësi i baterive të nikelit ishin bateritë nikel-kadmium (Ni-Cd), të shpikur në vitin 1899 nga shkencëtari suedez Waldmar Jungner. Parimi i punës së tyre ishte se nikeli vepron si një elektrodë pozitive (katodë), dhe kadmiumi si një elektrodë negative (anodë). Në fillim ishte bateri e hapur, në të cilën oksigjeni i çliruar gjatë karikimit shkoi drejt e në atmosferë, gjë që pengoi krijimin e një kutie të mbyllur dhe, së bashku me koston e lartë të materialeve të nevojshme, ngadalësoi dukshëm fillimin e prodhimit masiv.

Kujdesi dhe përdorimi i duhur i karikuesve të shpejtë
Bateri NiMH për modelim

Cilësia e baterive hidride nikel-metal të madhësisë Sub C (L 43 mm 0 23 mm) (në tekstin e mëtejmë të referuara si bateri Ni-MH), të përdorura në modelim, është vazhdimisht në rritje. Rezistenca e ulët e brendshme bën të mundur rritjen e rrymës së shkarkimit të baterive. Përvoja e gjatë e funksionimit të baterive Ni-MH nga pilotët tanë në gara të ndryshme na bëri që të optimizojmë përvojën e fituar në kërkime laboratorike dhe në gara. Sot prodhuesit kryesorë të baterive që ne jemi të interesuar janë SANYO dhe GP.

Kapaciteti tipik i baterive më të mira Ni-MH të shitura nga këto kompani është brenda 3700 mAh, kjo tregohet në etiketa, megjithatë, firmat e përzgjedhjes së baterive gjejnë bateri me një kapacitet deri në 3800 mAh!

Magazinimi

Ruani bateritë Ni-MH vetëm në gjendje të ngarkuar plotësisht. Asnjëherë mos i ruani bateritë tuaja NiMH për periudha të gjata kohore (5 ditë ose më shumë). Një ruajtje e tillë afatgjatë në një formë të shkarkuar rrit rezistencën e brendshme dhe. në përputhje me rrethanat, zvogëlon kapacitetin e baterive.

Shkarkimi barazues

Bateritë, dhe veçanërisht bateritë e reja Ni-MH, duhet t'i nënshtrohen shkarkimit barazues sa më shpesh që të jetë e mundur. Barazimi, ose balancimi i shkarkimit bën të mundur reduktimin e të ashtuquajturës përhapje të prodhimit të baterive Ni-MH. Përhapja e prodhimit të baterive Ni-MH nënkupton prodhimin e të njëjtave bateri nga një prodhues, me një përhapje të vogël (± 2-5%) në parametrat elektrike të baterive (kapaciteti, rezistenca e brendshme, tensioni i shkarkimit). Kjo përhapje është e pranueshme për prodhim, por e padëshirueshme dhe madje fatale për bateritë Ni-MH gjatë funksionimit afatgjatë, pasi kur blejmë me shumicë, për shembull, një bllok prej gjashtë baterish Ni-MH për një model avioni, ne blejmë jo saktësisht “banka” me të njëjtin kapacitet, por përballemi me këtë përhapje teknologjike, në të cilën “bateritë Ni-MH me kapacitet 3000 mAh, sipas të dhënave në etiketa, në fakt kanë një kapacitet real nga 3300 në 3000 mAh në një. bllok. Sa me fat! Zakonisht përhapja është 100-150 mAh. Dhe kur një njësi e tillë ngarkohet me një rrymë të lartë (4-6 amper, që është e zakonshme dhe siç rekomandohet nga prodhuesit e baterive), duke përdorur një karikues automatik, "bankat" me një kapacitet më të vogël rimbushen pak, dhe ato me kapacitet të madh - pak më pak.

Gjatë shkarkimit, ndodh procesi i kundërt - "bankat" me një kapacitet më të ulët janë pak të mbi-shkarkuara, dhe ato me një kapacitet të madh janë pak të nën-shkarkuara.

Nga shkarkimi në shkarkim, ky ndryshim bëhet gjithnjë e më i dukshëm, dhe zakonisht pas 35-40 cikleve të ngarkimit-shkarkimit ka një rënie të dukshme të kapacitetit dhe tensionit të paketës së baterisë për shkak të mbingarkimit dhe shkarkimit të baterisë "me kapacitet të ulët". në bllok.

Barazimi i shkarkimit nuk përjashton efektin e përshkruar më sipër, megjithatë, lejon zgjatjen e periudhës funksionimin normal bateritë deri në rreth 50-70 cikle para fillimit të këtij efekti.

Cili është thelbi i shkarkimit barazues: është e nevojshme të shkarkohen bateritë e ngarkuara, secila "mund" veç e veç, me rezistencën e vet të shkarkimit me një vlerë nominale prej 2 deri në 5 ohmë dhe një fuqi 0,25-0,5 W, brenda 15- 24 ore. Vlera e të gjitha rezistencave të përdorura për të gjithë rezistorët duhet të jetë e njëjtë. Shkarkimi ndodh në tension pothuajse zero në bateri, megjithatë, mos u shqetësoni, pasi kjo mënyrë është mjaft e pranueshme për bateritë Ni-MH, në kundërshtim me besimin popullor. Bateritë e shkarkuara në këtë mënyrë kanë të njëjtin kapacitet të mbetur.

Nëse nuk keni aftësinë për të bërë një shkarkim barazues, ekziston një metodë tjetër për të zgjatur jetën e furnizimit me energji elektrike. Kjo është e ashtuquajtura ngarkesa barazuese.

Thelbi i metodës: shkarkohet në mënyrat e zakonshme bateritë ngarkohen duke përdorur një karikues konvencional "natë" ose nga një tjetër, pa ndërprerje automatike të karikimit, me një rrymë të barabartë me 1/10 e kapacitetit të baterisë. Shembull: me një kapacitet baterie prej 3000 mAh, rryma e karikimit është 300 tA. Koha e karikimit është 16-22 orë. Në të njëjtën kohë, të gjitha "" bankat "e bllokut fitojnë kapacitetin e tyre maksimal, dhe gjëja më e rëndësishme është që me një rrymë kaq të vogël ngarkimi, bateritë nuk rikarikohen, pasi kjo është një mënyrë e pranueshme për ta. Pas 12 -14 orë karikim, bateritë nxehen pak, por kjo është normale, në këtë mënyrë bateritë do të arrijnë kapacitetin e tyre maksimal ekzistues dhe mund të ruhen në këtë gjendje.

Ekziston edhe një mënyrë e tretë - përdorimi i baterive të zgjedhura (të zgjedhura) nga firmat.

Cili është thelbi i përzgjedhjes? Kompania blen nga prodhuesi një numër të madh baterish me shumicë, pas së cilës secila bateri ngarkohet dhe shkarkohet në karikues të veçantë shumëkanalësh të lidhur me një kompjuter për të lexuar parametrat elektrikë të ngarkimit-shkarkimit.

Kompjuteri regjistron:

Rryma e karikimit (zakonisht 4-6 amper).
Koha e karikimit, rryma e shkarkimit (zakonisht 20 ose 30 amper).
Koha e shkarkimit në një tension prej 1, 0,9, 0,85 ose 0,75 V. Tensioni varet nga rryma e shkarkimit të përdorur nga kompania në procesin e përzgjedhjes dhe nga lloji i baterisë.

Kapaciteti i baterisë llogaritet kur arrihen tensionet përkatëse të shkarkimit. Përcaktohet tensioni mesatar i shkarkimit. Kompania zvicerane ORION na tregon gjithashtu sasinë e energjisë së dhënë në joules. Të dhënat e marra shtypen në etiketa të vogla që janë ngjitur në baterinë tuaj. Kompjuteri zgjedh bateritë sipas parametrave të tyre në blloqe sipas një numri të caktuar "kanaçesh" në një bllok. Kriteri kryesor i përzgjedhjes është kapaciteti dhe tensioni mesatar i shkarkimit.

Gjatë viteve të fundit, të gjitha kompanitë që respektojnë veten kanë përdorur, përveç përzgjedhjes, një paketë baterish Ni-MH me 6 pjesë të zhvilluar nga GM RACING në 1995, të quajtur procesi VIS (Sistemi i Rritjes së Tensionit) - një tension në rritje sistemi. Cili është thelbi i këtij procesi? Bateria e re është e mbërthyer midis dy kontakteve të fuqishme dhe e qepur me një shkarkim pulsi me një tension prej 60-80 volt dhe një rrymë prej qindra amperësh. Pas një goditjeje elektrike të tillë, rezistenca e brendshme e baterisë zvogëlohet pak (me 3-5%) dhe, në përputhje me rrethanat, voltazhi i shkarkimit dhe kapaciteti rriten me të njëjtën sasi. Kjo pasohet nga procedura e zakonshme e përzgjedhjes. Ky proces praktikisht nuk ka asnjë efekt në jetëgjatësinë e baterisë, por kjo tre deri në pesë përqind është e mjaftueshme për të marrë një avantazh në garë.

Fatkeqësisht, përpunimi VIS funksionon deri në 5 ciklet e para, pas së cilës zbehet dhe duhet të përsëritet. Për modeluesit e zakonshëm, kjo është zakonisht e pamundur, por për më kokëfortët, ka pajisje individuale VIS në shitje me koston S 350-400. Zakonisht firmat i ndajnë paketat e baterive të përzgjedhura në procesin e përzgjedhjes në tre kategori, të ndryshme në kapacitet dhe tension. Emrat e tyre të zakonshëm tregtarë janë: më themelorët - SPORT, RACING, KLUB, pastaj - EKIP dhe më të mirët - FACTORY TEAM, WORLD TEAM ose CHAMPION. Emrat janë shpikur nga firmat. Ne duhet t'u bëjmë haraç firmave - "mbarështuesve": për shembull, për të zgjedhur një bllok prej gjashtë copë baterish të përzgjedhjes më të thjeshtë, është e nevojshme të "lopatosh" rreth 1000 (!!!) bateri!

"Bankat" që nuk e kanë kaluar përzgjedhjen mblidhen në blloqe për përdorim të papërgjegjshëm (amatore, fillestarë, pajisje startuese, blloqe testimi dhe qepjeje). Çmimi i baterive të zgjedhura mund të ndryshojë dy ose tre herë, por ka diçka për të paguar më shumë.

Zakonisht, bateritë e përzgjedhura mirë konsumohen pothuajse në mënyrë të barabartë në të gjithë bllokun. Kjo, megjithatë, nuk përjashton nevojën për barazimin e shkarkimeve, por kjo mund të bëhet pas 10-12 cikleve. Dhe në fund të temës së përzgjedhjes, dua të vërej se për garuesit e tyre të markës, detyra e të cilëve është të fitojnë konkursin pikërisht në këto bateri të kësaj kompanie (reklama është motori i tregtisë), blloqet më të mira nga përzgjedhja më e mirë, dhe atje, më besoni, ka ende një ndryshim në blloqe. E njëjta gjë vlen edhe për motorët elektrikë dhe gomën, por kjo është një temë tjetër.

Kushtet e tarifimit

Një ose dy ditë para konkursit, bateritë duhet, nëse është e mundur, të shkarkohen me një rrymë prej 5-10 amper. V mjeti i fundit, bëni një shkarkesë barazuese. Në këtë gjendje, ju mund t'i merrni me vete në konkurs. Nëse është e mundur, karikoni baterinë menjëherë përpara përdorimit. Temperatura optimale bateria para përdorimit - 40 ° -50 ° C. Bateritë Ni-MH kanë një vetëshkarkim të lartë dhe humbasin 2-5% të kapacitetit të tyre të ngarkuar pas disa orësh ruajtje. Mos harroni se rezistenca e brendshme e baterive rritet kur ato ftohen. Është e këshillueshme që të përdorni bateritë një herë në ditë, kjo është kushte ideale shfrytëzimin e tyre. Megjithatë, jo shumë njerëz e kanë një mundësi të tillë, ndaj këshillohet përdorimi i baterive me të paktën një pushim 3-4 orësh.

Në çdo rast, duhet të dini se cikli i parë i ditës është më i miri për sa i përket prodhimit dhe tensionit aktual. Siç thotë shprehja: nëse jeni të interesuar për rezultatin.

Ne rekomandojmë të karikoni bateri të pazgjedhura (të blera me shumicë) me një rrymë të barabartë me kapacitetin. Shembull: me një kapacitet baterie prej 3000 mAp, rryma e karikimit është 3 amper. Bateritë e zgjedhura mund të ngarkohen me një rrymë 1,5-2 herë më të madhe se kapaciteti i baterisë. Shembull: me një kapacitet baterie prej 3000 mAp, rryma e karikimit është 4,5-6 A. Temperatura e baterive që do të karikohen nuk duhet të kalojë kurrë 60 °. në temperaturat 45 ° e lart, jeta e baterisë do të reduktohet në mënyrë drastike.

Asnjëherë mos filloni karikimin kur bateria është ende e nxehtë ose e ngrohtë!

Është shumë e rëndësishme të përdorni karikues automatikë kur karikoni bateritë tuaja me rryma të larta (3-6 A), të cilat ndalojnë procesin e karikimit duke përdorur të ashtuquajturin efekt Delta Peack. Cili është thelbi i kësaj metode? Bateritë Ni-MH dhe Ni-Cd duhet të ngarkohen vetëm me një rrymë të qëndrueshme me të njëjtën vlerë gjatë gjithë ngarkimit. Në të njëjtën kohë, ndërsa ngarkimi vazhdon, voltazhi në bateri do të rritet. Kur procesi i karikimit përfundon, reaksion kimik rikuperimi, që ndodh brenda baterive, do të bëhet me një rritje të vazhdueshme të prodhimit të gazrave të formuar në procesin e kimikateve. reagimet e ngarkesave. Në të njëjtën kohë, rezistenca e brendshme në bateri gjithashtu rritet. Dhe meqenëse rryma e ngarkimit është e pandryshuar dhe rezistenca rritet, voltazhi i baterisë, duke ndjekur ligjin e Ohm, fillon të ulet. Pikërisht ky moment i uljes së tensionit quhet pik delta dhe karikuesit fikin ngarkesën, duke ndjekur rënien e tensionit nëpër bateri me detektorin e tyre të pikut.

Kjo vlerë është shumë e vogël - 8-12 milivolt për një bateri NiMH dhe 15-25 milivolt për Bateri Ni-Cd... Ka raste (veçanërisht kur karikoni me karikues të lirë) kur detektori i pikut aktivizohet dhe ndalon karikimin brenda 1-2 minutave pas fillimit të karikimit. Kjo është për shkak të efektit specifik që ndodh kur karikoni me një rrymë të lartë, bateri të shkarkuara plotësisht. Në të njëjtën kohë, në fillim të ngarkimit, voltazhi në bateri bie, por nuk rritet! Kjo ndodh për 1-4 minutat e para dhe vërehet me bateritë që tashmë janë përdorur për një numër të madh ciklesh. Ju vetëm duhet të rinisni tuaj Ngarkues.

Fuqia e baterive Ni-MH mund të shkarkohen me 6 deri në 13 herë kapacitetin e baterisë. Shembull: me një kapacitet baterie prej 3000 mAp, rryma e shkarkimit mund të jetë 18-40 A. Mbani mend: sa më shumë rrymë ta shkarkoni baterinë, aq më shumë e shkurtoni jetën e saj. Në çdo rast, duhet të dini se shenjat e para të parëndësishme të përkeqësimit të karakteristikave të shkarkimit të baterive (ulja e tensionit gjatë shkarkimit, mbingarkimi "i ngadaltë" i modelit) ndodhin tashmë në ciklin e 20-të të ngarkimit-shkarkimit. Për ato mënyra funksionimi që janë të nevojshme në modelim, kjo është e pashmangshme. Megjithatë, ky informacion ka të bëjë me më shumë profesionistë ose ata që janë të fiksuar pas idesë së fitores. Për pjesën tjetër, këto ndryshime do të jenë të padukshme, më besoni!

Akumulatorët e energjisë mund të bashkohen në mënyrë të sigurt. Fuqia e hekurit të saldimit duhet të jetë së paku 50 vat. Natyrisht, mos ngrohni prangat e saldimit mbi to, por kërcyesit e bakrit mund të bashkohen në mënyrë të sigurt.

Nga rruga: kur përdorni tela të energjisë me një seksion kryq 2,5-4 mm "në model, do të ishte e paarsyeshme të përdorni shirita bakri me një seksion të madh si kërcyes. Megjithatë, kërcyesit e përdorur në modelim duke udhëhequr kompanitë kanë një prerje tërthore 6-10 mm.Me sa duket, kjo bëhet për të rritur forcën strukturore të paketës së baterisë që do të bashkohet.Për saldim përdorni acid saldimi, pasi kolofon nuk jep cilësinë e kërkuar dhe shpejtësia (koha e tepërt e ngrohjes) e saldimit. Natyrisht, pas bashkimit me acid, pikat e saldimit duhet të shpëlahen me një lloj tretës ose të paktën të fshihen plotësisht.

Materialet e përdorura: udhëzime në katalogun GM RACING, materiale nga revista KC CAR ACTION, udhëzime për bateritë KEIL, ORION, TRINITY.

Të gjithë jemi mësuar me faktin se makinat përdoren kryesisht bateritë e acidit plumb... Por ka edhe lloje të tjera baterish që mundësojnë nisjen dhe lëvizjen e një automjeti dhe një prej tyre është bateria hidride nikel-metal, avantazhet dhe disavantazhet e së cilës do t'ju flasim sot.

Bateritë hidride metalike të nikelit përdoren kryesisht në automjete hibride ose makina elektrike. Pra, çfarë duhet të dini për vetitë e këtij lloji të baterisë?

Përfitimet e baterive NiMH

Fuqi e lartë bateritë (në krahasim me bateritë nikel-kadmium). Diferenca është deri në 40%. Në të njëjtën kohë, një bateri e tillë është e lehtë.
Për bateritë hidride nikel-metal efekt shumë i ulët i kujtesës, që do të thotë se përdoruesi mund t'i rikarikojë me lehtësi bateritë pa i pritur ato shkarkim i plotë
Bateria NiMH ka besueshmëri e lartë mekanike
Ciklet e plota ngarkim-shkarkim një bateri e tillë mbahet shumë më rrallë se bateritë NiCd
Bateritë hidride metalike të nikelit nuk kërkojnë kushte të veçanta transporti
Këto bateri miqësore me mjedisin, pas skadimit të jetës së tyre të shërbimit, ato mund të asgjësohen pa probleme

Disavantazhet e baterive NiMH

Fatkeqësisht, ky lloj baterie ka edhe disavantazhe. Dhe më e rëndësishmja prej tyre është shumë nivel të lartë vetë-shkarkimi... Me fjalë të tjera, edhe nëse makina është e palëvizshme dhe nuk përdoret, bateria shkarkohet.

Për të ruajtur jetëgjatësinë e baterisë, nëse bateria nuk është përdorur për një kohë të gjatë, ajo duhet të shkarkohet plotësisht përpara se të rikarikohet. Kështu, ju do të zgjasni jetën e tij të shërbimit.

Një tjetër disavantazh i një baterie hidride nikel-metal janë ciklet e ngarkimit relativisht të shkurtër (rreth 600).

Bateria e mësipërme është gjithashtu nuk toleron temperaturat e larta (nga 25 gradë Celsius), ndaj ruajeni në kushte të freskëta. Gjithashtu duhet pasur parasysh se mbajtja e baterisë në gjendje të shkarkuar përshpejton plakjen e saj. Afati mesatar i ruajtjes është 3 vjet.

Përveç kësaj, është gjithashtu e rëndësishme të merrni parasysh gamën e karikuesit që do të përdorni për karikim. Bateria hidride metalike e nikelit... Duhet të jetë me një algoritëm karikimi në faza, në mënyrë që të shmangni mbinxehjen dhe mbingarkimin e baterisë, gjë që ndikon negativisht në karakteristikat e saj cilësore.

Një faktor tjetër për t'u marrë parasysh kur shfrytëzimit Bateritë hidride metalike të nikelit - shumë të rëndësishme këtu mos i tejkaloni ngarkesat maksimale të lejuara rekomanduar nga prodhuesi.

Dhe në fund: duke iu nënshtruar të gjitha rregullave dhe rregulloreve të përdorimit, si dhe ruajtjes së baterive hidride nikel-metal, ato do t'ju shërbejnë për një kohë shumë të gjatë.

Hulumtimet për bateritë e hidridit nikel-metal filluan në vitet 1970 si një përmirësim në bateritë nikel-hidrogjen, pasi pesha dhe vëllimi i baterive nikel-hidrogjen nuk i kënaqte prodhuesit (hidrogjeni në këto bateri ishte nën shtypje e lartë, e cila kërkonte një trup të fortë dhe të rëndë çeliku). Përdorimi i hidrogjenit në formën e hidrideve metalike bëri të mundur uljen e peshës dhe vëllimit të baterive, si dhe u zvogëlua rreziku i shpërthimit të baterisë kur mbinxehet.

Që nga vitet 1980, teknologjia e baterive NiMH është përmirësuar shumë dhe përdorimi tregtar ka filluar në fusha të ndryshme. Suksesi i baterive NiNH është lehtësuar nga rritja e kapacitetit (deri në 40% në krahasim me NiCd), përdorimi i materialeve të riciklueshme ("miqësore" me mjedisin natyror) dhe një jetëgjatësi shumë e gjatë shërbimi, shpesh duke e tejkaluar atë të baterive NiCd. .

Avantazhet dhe disavantazhet e baterive NiMH

Përparësitë

・ Kapacitet më i lartë - 40% ose më shumë se bateritë konvencionale NiCd
・ Efekti "memorie" shumë më pak i theksuar në krahasim me bateritë nikel-kadmium - ciklet e shërbimit të baterive mund të kryhen 2-3 herë më rrallë
・ Transport i lehtë - linjat ajrore transportojnë pa asnjë parakushtet
・ Miqësore ndaj mjedisit - e riciklueshme

Të metat

・ Jetëgjatësia e kufizuar e baterisë - zakonisht rreth 500-700 cikle të plota ngarkimi / shkarkimi (megjithëse në varësi të mënyrave të funksionimit dhe pajisje e brendshme ndonjëherë mund të ketë dallime).
・ Efekti i memories - Bateritë NiMH kërkojnë trajnim periodik (cikli i plotë i shkarkimit / karikimit)
・ Jetëgjatësia relativisht e shkurtër e baterive - zakonisht jo më shumë se 3 vjet kur ruhet në gjendje të shkarkuar, pas së cilës humbasin karakteristikat kryesore. Ruajtja e ftohtë me ngarkesë të pjesshme 40-60% do të ngadalësojë plakjen e baterisë.
・ Vetëshkarkim i lartë i baterive
・ Kapacitet i kufizuar i energjisë - Tejkalimi i ngarkesave të lejuara do të zvogëlojë jetëgjatësinë e baterisë.
・ Kërkohet një karikues i dedikuar me skemë pasi karikimi gjeneron shumë nxehtësi dhe bateritë NiMH do të mbingarkohen.
・ Transportueshmëri e dobët temperaturat e larta(mbi 25-30 Celsius)

Projektimi i baterive dhe akumulatorëve NiMH

Bateritë moderne NiMH kanë struktura e brendshme, e ngjashme me dizajnin bateri nikel kadmiumi... Elektroda pozitive e oksidit të nikelit, elektroliti alkalin dhe presioni i llogaritur i hidrogjenit janë të njëjta në të dy sistemet e baterive. Vetëm elektrodat negative janë të ndryshme: për bateritë nikel-kadmium - një elektrodë kadmiumi, për hidridin e nikelit-metal - një elektrodë e bazuar në një aliazh të metaleve që thithin hidrogjen.

Në bateritë moderne të hidridit të nikelit-metalit, përdoret përbërja e një aliazh absorbues hidrogjeni të llojeve AB2 dhe AB5. Lidhjet e tjera AB ose A2B nuk përdoren gjerësisht. Çfarë kuptimi kanë shkronjat misterioze A dhe B në aliazh? - Nën simbolin A fshihet një metal (ose një përzierje metalesh), formimi i hidrideve të të cilit lëshon nxehtësi. Prandaj, simboli B tregon një metal që reagon endotermalisht me hidrogjenin.

Për elektrodat negative AB5, përdoret një përzierje e elementeve të tokës së rrallë të grupit të lantanumit (përbërësi A) dhe nikelit me papastërtitë e metaleve të tjera (kobalt, alumin, mangan) - komponenti B. Për elektrodat AB2, titani dhe nikeli përdoren me papastërti. të zirkonit, vanadiumit, hekurit, manganit, kromit.

Bateritë hidride nikel-metal me elektroda AB5 janë më të zakonshme për shkak të performanca më e mirëçiklizmi, pavarësisht se bateritë me elektroda të tipit AB2 janë më të lira, kanë një kapacitet më të lartë dhe performancë më të mirë të energjisë.

Në procesin e çiklizmit, vëllimi i elektrodës negative luhatet deri në 15-25% të origjinalit për shkak të thithjes / evolucionit të hidrogjenit. Si rezultat i luhatjeve të vëllimit, në materialin e elektrodës shfaqen një numër i madh i mikroçarjeve. Ky fenomen shpjegon pse një bateri e re NiMH kërkon disa cikle ngarkimi / shkarkimi "stërvitor" për të sjellë fuqinë dhe kapacitetin e baterisë në vlerat nominale. Gjithashtu, formimi i mikroçarjeve ka një anë negative - sipërfaqja e elektrodës rritet, e cila gërryhet me konsumin e elektrolitit, gjë që çon në një rritje graduale. rezistencë e brendshme element dhe kapacitet të reduktuar. Për të reduktuar shkallën e proceseve korrozive, rekomandohet të ruani bateritë NiMH në gjendje të ngarkuar.

Elektroda negative ka kapacitet të tepërt në raport me atë pozitive si në mbingarkesë ashtu edhe në mbishkarkim për të siguruar një nivel të pranueshëm të evolucionit të hidrogjenit. Për shkak të korrozionit të aliazhit, kapaciteti i mbingarkimit të elektrodës negative zvogëlohet gradualisht. Sapo kapaciteti i tepërt i mbingarkesës të shterohet, një sasi e madhe hidrogjeni do të lëshohet në elektrodën negative në fund të karikimit, e cila do të çojë në çlirimin e hidrogjenit të tepërt përmes valvulave të qelizës, "zierje" e dështimi i elektrolitit dhe baterisë. Prandaj, për të ngarkuar bateritë e hidridit të nikel-metalit, kërkohet një pajisje e posaçme karikimi që merr parasysh sjelljen specifike të baterisë në mënyrë që të shmanget rreziku i vetë-shkatërrimit të qelizës së baterisë. Kur mbledhni baterinë, sigurohuni që qelitë të jenë të ajrosura mirë dhe të mos pini duhan pranë baterisë NiMH të rikarikueshme me kapacitet të lartë.

Me kalimin e kohës, si rezultat i çiklizmit, rritet edhe vetë shkarkimi i baterisë për shkak të shfaqjes së poreve të mëdha në materialin ndarës dhe formimit lidhje elektrike ndërmjet pllakave të elektrodës. Ky problem mund të zgjidhet përkohësisht duke shkarkuar thellë baterinë disa herë dhe më pas ngarkim i plotë.

Gjatë rimbushjes së baterive NiMH, gjenerohet një sasi mjaft e madhe nxehtësie, veçanërisht në fund të karikimit, që është një nga shenjat se ngarkimi duhet të përfundojë. Kur grumbulloni disa qeliza baterie në një bateri, kërkohet një sistem monitorimi i parametrave të baterisë (BMS), si dhe prania e kërcyesve lidhës përçues të shkëputur termikisht midis një pjese të qelizave të baterisë. Këshillohet gjithashtu që të lidhni bateritë në bateri duke salduar në vend kërcyesit dhe jo duke bashkuar.

Shkarkimi i baterive NiMH në temperaturat e ulëta i kufizuar nga fakti se ky reaksion është endotermik dhe në elektrodën negative formohet uji, i cili hollon elektrolitin, gjë që çon në një probabilitet të lartë të ngrirjes së elektrolitit. Prandaj, sa më e ulët të jetë temperatura e ambientit, aq më e ulët është fuqia dalëse dhe kapaciteti i baterisë. Përkundrazi, për temperaturë e ngritur Gjatë procesit të shkarkimit, kapaciteti i shkarkimit të baterisë NiMH do të jetë në maksimum.

Njohja e dizajnit dhe parimeve të funksionimit do t'ju lejojë të trajtoni me mirëkuptim më të madh procesin e funksionimit të baterive hidride nikel-metal. Shpresoj se informacioni i mbledhur në artikull do t'ju ndihmojë të zgjasni jetën e baterisë tuaj dhe të shmangni të mundshmen pasoja të rrezikshme për shkak të një keqkuptimi të parimeve të përdorimit të sigurt të baterive hidride nikel-metal.

Karakteristikat e shkarkimit të baterive NiMH në të ndryshme
shkarkimi i rrymave në një temperaturë ambienti prej 20 ° C

imazh i marrë nga www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Bateria Hidride Metal Nikel Duracell

imazh i marrë nga www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Skema drejtim premtues krijimi i baterive bipolare të rikarikueshme

diagrami i marrë nga bateritë bipolare të acidit të plumbit

tabela e krahasimit parametrave tipe te ndryshme akumulatorë

	NiCd	NiMH	Acidi i Plumbit	Li-jon	Polimer Li-jon	I ripërdorshëm Alkaline
Dendësia e energjisë (W * orë / kg)	45-80	60-120	30-50	110-160	100-130	80 (fillestare)
Rezistenca e brendshme (duke përfshirë qarqet e brendshme), mΩ	100-200 në 6V	200-300 në 6V	<100 në 12 V	150-250 në 7.2 V	200-300 në 7.2 V	200-2000 në 6V
Numri i cikleve të ngarkimit/shkarkimit (kur reduktohet në 80% të kapacitetit fillestar)	1500	300-500	200-300	500-1000	300-500	50 (deri në 50%)
Koha e ngarkimit të shpejtë	1 orë tipike	2-4 orë	8-16 orë	2-4 orë	2-4 orë	2-3 orë
Rezistenca e mbingarkesës	mesatare	të ulëta	lartë	shumë e ulët	të ulëta	mesatare
Vetë-shkarkimi / muaj (në temperaturën e dhomës)	20%	30%	5%	10%	~10%	0.3%
Tensioni i celularit (nominal)	1.25 V	1.25 V	2B	3.6 V	3.6 V	1.5 V
Rryma e ngarkesës - maja - optimale	20C 1C	5C 0.5C dhe më poshtë	5C 0,2C	> 2C 1C dhe më poshtë	> 2C 1C dhe më poshtë	0,5C 0.2C dhe më poshtë
Temperatura e funksionimit (vetëm shkarkimi)	-40 deri në 60 ° C	-20 deri 60 ° C	-20 deri 60 ° C	-20 deri 60 ° C	0 deri në 60 ° C	0 deri në 65 ° C
Kërkesat e Shërbimit	Pas 30-60 ditësh	Pas 60-90 ditësh	Pas 3-6 muajsh	Nuk kërkohet	Nuk kërkohet	Nuk kërkohet
Çmimi standard (US $, vetëm për krahasim)	$50 (7.2 V)	$60 (7.2 V)	$25 (6B)	$100 (7.2 V)	$100 (7.2 V)	$5 (9V)
Çmimi i ciklit (US$)	$0.04	$0.12	$0.10	$0.14	$0.29	$0.10-0.50
Fillimi i përdorimit komercial	1950	1990	1970	1991	1999	1992

tabela e marrë nga

Gjithçka rreth baterive Ni─MH: pajisja, karakteristikat, të mirat dhe të këqijat

Bateritë e hidridit të metalit të nikelit (Ni─MH) janë alkaline. Kjo burimet kimike rryma, në të cilën anoda është një elektrodë hidride metalike e hidrogjenit, katoda është oksid nikeli dhe elektroliti është hidroksidi i kaliumit alkali (KOH). Bateritë Ni─MH janë të ngjashme në dizajn me bateritë Ni─Cd. Për sa i përket proceseve që ndodhin në to, ato janë të ngjashme me bateritë nikel-hidrogjen. Hidridet nikel-metal i tejkalojnë të dyja këto lloje për sa i përket përmbajtjes së tyre specifike të energjisë. Në këtë artikull, ne do të hedhim një vështrim më të afërt në pajisjen dhe karakteristikat e baterive Ni─MH, si dhe të mirat dhe të këqijat e tyre.

Hidridi nikel-metal filloi të krijohej në mesin e shekullit të kaluar. Ato ishin krijuar për të kapërcyer mangësitë që kishin. Gjatë hulumtimit në vazhdim, shkencëtarët kanë zhvilluar bateri të reja nikel-hidrogjen të përdorura në teknologjinë hapësinore. Ata arritën të zhvillohen rruge e re akumulimi i hidrogjenit. Në një lloj të ri baterie, hidrogjeni u mblodh në materiale të caktuara, ose më mirë aliazhe të metaleve të caktuara. Këto lidhje mund të ruajnë një vëllim hidrogjeni një mijë herë më shumë se vëllimi i tyre. Përbërja e lidhjeve përbëhej nga 2 ose më shumë metale. Njëri prej tyre grumbulloi hidrogjen, dhe tjetri veproi si katalizator, i cili siguroi kalimin e atomeve të hidrogjenit në rrjetën metalike.

Bateritë Ni─MH mund të përdorin një sërë kombinimesh metalike. Si rezultat, është e mundur të ndryshohen vetitë e aliazhit. Për të krijuar bateri nikel-metal hidride, filloi prodhimi i lidhjeve që funksionojnë në temperaturë dhome dhe me presion të ulët hidrogjeni. Zhvillimi i lidhjeve të ndryshme dhe përmirësimi i teknologjisë për prodhimin e baterive Ni─MH është në vazhdim. Mostrat moderne të baterive të këtij lloji ofrojnë deri në 2 mijë cikle ngarkimi-shkarkimi. Në këtë rast, kapaciteti i elektrodës negative zvogëlohet me jo më shumë se 30 përqind. Ky rezultat arrihet kur përdoren lidhjet e nikelit me metale të ndryshme tokësore të rralla.

Bill mori një patentë për lidhjen LaNi5 në 1975. Ky ishte shembulli i parë i një baterie hidride nikel-metal, ku kjo aliazh u përdor si një substancë aktive. Sa i përket ekzemplarëve të mëparshëm nga lidhjet e tjera të hidridit të metaleve, kapaciteti i kërkuar nuk ishte siguruar atje.

Prodhimi industrial i baterive Ni─MH u organizua vetëm në mesin e viteve tetëdhjetë, kur u përftua një aliazh i përbërjes La─Ni─Co. Ai lejoi që thithja e kthyeshme e hidrogjenit të kryhet për më shumë se njëqind cikle. Në të ardhmen, të gjitha përmirësimet në dizajnin e baterive Ni─MH u reduktuan në rritjen e densitetit të energjisë.

Më pas, elektroda negative u zëvendësua, e cila dha një rritje të masës aktive të elektrodës pozitive me 1.3-2 herë. Nga elektroda pozitive varet kapaciteti i këtij lloji të baterisë. Bateritë Ni-MH kanë parametra specifikë të energjisë më të larta se bateritë nikel-kadmium.

Përveç densitetit të lartë të energjisë të baterive nikel-metal hidride, ato janë bërë edhe nga materiale jo toksike, gjë që i bën ato të lehta për t'u përdorur dhe asgjësuar. Falë këtyre faktorëve, bateritë Ni─MH janë përhapur me sukses. Për më tepër, mund të lexoni për makinën.

Aplikacionet e baterive me hidrohidrat metalik të nikelit

Bateritë Ni─MH përdoren gjerësisht për të fuqizuar pajisje të ndryshme elektronike që funksionojnë në një mënyrë autonome. Shumica e tyre janë bërë në formën e baterive AA ose AAA. Edhe pse ka modele të tjera, duke përfshirë bateritë industriale të ruajtjes. Fusha e aplikimit të tyre pothuajse plotësisht përkon me nikel-kadmium dhe madje edhe më gjerë, pasi ato nuk përmbajnë materiale toksike.

Bateritë hidride metalike të nikelit të shitura në treg mund të ndahen në dy grupe të mëdha sipas kapacitetit:

1500-3000 mAh;
300-1000 mAh.

Grupi i parë (1500-3000 mAh) përdoret në pajisje të ndryshme që kanë konsum të lartë të energjisë në një periudhë të shkurtër kohore. Në këtë rast, si rregull, nuk ka ruajtje paraprake të baterive. Shembujt përfshijnë pajisje të tilla si lojtarët, kamerat, Modele të kontrolluara me radio dhe pajisje të tjera ku energjia e baterisë Ni─MH konsumohet në një kohë të shkurtër.

Grupi i dytë (300-1000 mAh) është i përshtatshëm kur konsumi i energjisë fillon pas një intervali të caktuar kohor. Shembujt përfshijnë elektrik dore, telekomandë, lodra, navigatorë GPS dhe pajisje të tjera me konsum të moderuar të energjisë, për një kohë të gjatë jashtë linje.

Pajisja e baterisë Ni─MH

Dizajni i baterisë me hidrohidrat metalik të nikelit

Ni─MH cilindrike

Në këtë dizajn, elektrodat e kundërta janë të ndara nga një ndarës. Të gjitha së bashku janë mbështjellë. Vendoset në një strehë dhe mbyllet me kapak me një copë litari të veçantë. Një valvul emergjence është bërë në mbulesë, e krijuar për t'u hapur kur presioni brenda akumulatorit rritet në 2-4 MPa. Figura më poshtë tregon dizajnin e një baterie cilindrike të hidridit të metalit të nikelit.

Ni─MH prizmatik

Në bateritë prizmatike Ni─MH, rregullimi alternativ i elektrodave të kundërta. Ato ndahen gjithashtu nga një ndarës. Asambleja e elektrodës është në një metal ose kuti plastike, e cila mbyllet me kapak të mbyllur. Në shumicën e rasteve, një sensor presioni ose valvul është instaluar në kapak. Dizajni i një baterie prizmatike hidride nikel-metal është paraqitur më poshtë.

Në bateritë hidride nikel-metal, alkali vepron si elektrolit. Për sa i përket përbërjes, ky është KOH me shtimin e LiOH. Materiali i kafazit në shumicën e rasteve është poliamidi i pa endur dhe polipropileni i trajtuar me një agjent lagështimi. Trashësia e ndarësit nga 0,12 në 0,25 milimetra.

Elektroda pozitive e baterive Ni-MH është bërë nga të njëjtat materiale të përdorura në bateritë Ni-Cd. Këto janë qermeta oksid-nikel, shkumë polimerike dhe materiale të ndjerë.

Elektrodat negative për bateritë Ni─MH mund të jenë nga opsionet e mëposhtme:

lamela. Hidrogjeni - një aliazh absorbues në formë pluhuri shtypet në një rrjetë nikeli;
shkumë nikel. Një paste e bërë nga një aliazh dhe një lidhës futet në bazën e shkumës së nikelit, e ndjekur nga tharja dhe shtypja;
fletë metalike. Një pastë e bërë nga një aliazh dhe një lidhës aplikohet në fletë metalike të shpuar (nikel ose çelik), e ndjekur nga tharja dhe shtypja;
i mbështjellë. Pluhuri nga një aliazh dhe një lidhës aplikohet duke rrotulluar (rrokullisur) në një grilë ose rrjetë (bakër ose nikel);
të pjekura. Lidhja në formë pluhuri shtypet në një rrjetë Ni dhe më pas hidhet në hidrogjen.

Kapacitetet specifike të të gjitha këtyre opsioneve të elektrodave janë të përafërta në vlerë. Ato varen kryesisht nga kapaciteti i aliazhit të përdorur. Tani ia vlen të hedhim një vështrim më të afërt në hartimin e elektrodave të ndryshme të baterive hidride metalike të nikelit.

Pajisja e elektrodave të baterive Ni─MH

Pajisja e elektrodës së hidrogjenit metalik

Materiali kryesor që përcakton karakteristikat e baterive Ni─MH është një aliazh që thith hidrogjen. Ai mund të thithë një vëllim hidrogjeni një mijë herë sa vëllimi i tij.... LaNi5 është bërë aliazhi më i zakonshëm për prodhimin e elektrodave metalike të hidrogjenit. Kështu caktohet grupi nga një aliazh, ku nikeli zëvendësohet pjesërisht nga kobalti, mangani dhe alumini. Kjo bëhet për të rritur aktivitetin dhe stabilitetin e tij. Për të kursyer para, një numër prodhuesish nuk përdorin lantanum, por Mm (mish-metal). Është një përzierje e elementeve të tokës së rrallë në një raport të afërt me atë të mineralit natyror. Atje, përveç La, ka neodymium, cerium, praseodymium.

Gjatë ciklit ngarkim-shkarkim, rrjeta kristalore e aliazhit tkurret dhe zgjerohet me 15-25 përqind. Kjo është për shkak të proceseve të desorbimit dhe thithjes së hidrogjenit. Si rezultat, stresi i brendshëm rritet dhe krijohen çarje në aliazh. Plasaritja rrit sipërfaqen që gërryhet për shkak të reagimit me alkalin (elektrolit). Si rezultat, ka një rënie graduale të kapacitetit të shkarkimit të elektrodës negative.

Që në bateri ka një sasi të kufizuar të elektrolitit, të gjitha proceset e përshkruara lindin probleme që lidhen me rishpërndarjen e tij. Si rezultat i korrozionit të aliazhit, sipërfaqja e saj bëhet kimikisht pasive. Mbi të formohen okside dhe hidrokside, të cilat janë rezistente ndaj korrozionit. Ata rrisin mbitensionin kur reagojnë në elektrodën e hidridit të metalit. Produktet e korrozionit formohen me konsumimin e hidrogjenit dhe oksigjenit nga alkali. Kjo çon në një ulje të sasisë së elektrolitit në bateri dhe një rritje të rezistencës së saj të brendshme. Të gjitha këto procese ndikojnë negativisht në jetëgjatësinë e baterive Ni-MH.

Për të reduktuar proceset e korrozionit dhe shpërndarjes së padëshiruar, prodhuesit përdorin 2 teknika. E para përfshin mikrokapsulimin e grimcave të aliazhit. Kjo do të thotë se sipërfaqja është e mbuluar me një shtresë poroze bakri ose nikeli me trashësi të vogël (5-10 përqind). Teknika e dytë është më e zakonshme. Kjo teknologji përfshin përpunimin e grimcave të aliazhit në një zgjidhje alkaline. Rezultati është një film mbrojtës që është i përshkueshëm nga hidrogjeni.

Pajisja me elektrodë oksid-nikel

Elektrodat e oksidit të nikelit mund të gjenden në versionet e mëposhtme:

lamelare;
metal-qeramikë e sinteruar me lamell;
e shtypur.

Elektrodat e shkumës dhe të ndjesisë lamelare po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet.

Strukturisht elektroda lamelare oksid-nikel përbëhen nga lamela të lidhura. Lamelat janë kuti me vrima të bëra me shirit të hollë çeliku të nikeluar. Trashësia e saj është 0.1 milimetra.

Elektrodat e sinteruara të sinteruara kanë një strukturë poroze të një baze metali të sinteruar. Në poret, të cilat bazohen në të paktën 70 për qind, ka një masë aktive. Materiali bazë është pluhur karbonil nikel i shpërndarë imët (60-65 përqind) dhe karbonat amonium (ose ure). Ky pluhur shtypet, mbështillet në një rrjetë nikeli ose çeliku. Gjithashtu mund të spërkatet.

Më tej, sipas teknologjisë, rrjeta me pluhur trajtohet me nxehtësi në një atmosferë hidrogjeni. Temperatura është 800-960 gradë Celsius. Ureja ose karbonati i amonit dekompozohet dhe nikeli shkrihet. Rezultati është një bazë me trashësi 1-2,3 milimetra. Poroziteti i bazës që rezulton është 80-85 përqind, dhe rrezja e poreve është 5-20 mikrometra. Më tej, baza që rezulton është e ngopur me një zgjidhje të sulfatit të nikelit ose nitratit të ngrohur në 60-90 gradë. Dhe pastaj impregnimi bëhet edhe me një tretësirë alkali, e cila precipiton oksidet dhe hidroksidet e nikelit.

Në prodhim modern përdoret teknologjia e impregnimit elektrokimik. Elektroda në një tretësirë të nitratit të nikelit i nënshtrohet trajtimit katodik. Si rezultat, hidrogjeni lirohet në pore dhe pllakat alkalizohen. Hidroksidet dhe oksidet e nikelit depozitohen në poret e pllakës.

Elektrodat me fletë metalike janë një lloj elektrodash të sinteruara. Ato prodhohen si më poshtë. Një emulsion alkoolik i pluhur karbonil nikelit me lidhës aplikohet në të dy anët e një shiriti të shpuar të nikelit me një trashësi prej rreth 0,05 milimetra. Më pas, kryhet sinterizimi dhe ngopja me reagentë (kimike ose elektrokimike). Trashësia e elektrodës është 0,4-0,6 milimetra.

Elektrodat e shtypura prodhohen duke shtypur mbi një shirit ose rrjetë të bërë prej çeliku me masë aktive. Në këtë rast, presioni është 35-60 MPa. Masa aktive është një përzierje e hidroksideve të nikelit dhe kobaltit, grafitit, lidhësve.

Elektrodat e ndjerë metalike janë një bazë shumë poroze e bërë nga fibra karboni ose nikel. Poroziteti i bazës është nga 95 përqind. Elektroda e ndjerë është bërë në bazë të karbon-grafitit ose ndjesisë polimer të veshur me nikel. Trashësia e elektrodës mund të jetë nga 0.8 në 10 milimetra. Masa aktive futet në ndjesi me metoda të ndryshme.

Ekziston një teknologji ku në vend të ndjesisë përdoret shkuma e nikelit. Është bërë me nikelim me shkumë poliuretani dhe pjekje të mëtejshme në një atmosferë reduktuese. Aditivët shtohen në mjedisin shumë poroz me anë të një përhapjeje. Është një pastë që përfshin hidroksid nikeli me një lidhës. Pastaj baza thahet dhe rrotullohet. Elektrodat e llojeve të ndjera metalike dhe shkumë-nikel kanë një kapacitet specifik të lartë dhe një jetë të konsiderueshme shërbimi.

Reaksionet në bateritë hidride metalike të nikelit

Siç u diskutua më lart, në një bateri Ni-MH, elektroda pozitive është oksid-nikel, si dhe në bateritë Ni-Cd. Por elektroda negative në vend të kadmiumit përdoret nga një aliazh nikeli me shtimin e elementeve të tokës së rrallë.

Çfarë reagimesh ndodhin në bateritë Ni─MH?

Në elektrodën oksid-nikel (pozitive), reagimi vazhdon:

Gjatë karikimit

Ni (OH) 2 + OH −- ⇒ NiOOH + H 2 O + e -

Në dalje

NiOOH + H 2 O + e - ⇒ Ni (OH) 2 + OH -

Në elektrodën e aliazhit të nikelit (negativ), reagimi vazhdon:

Gjatë karikimit

M + H 2 O + e - ⇒ MH + OH −-

Në dalje

MH + OH - ⇒ M + H 2 O + e -

Reagimi i përgjithshëm në një bateri Ni─MH është si më poshtë:

Gjatë karikimit

Ni (OH) 2 + M ⇒ NiOOH + MH

Në dalje

NiOOH + MH ⇒ Ni (OH) 2 + M

Në këtë rast, elektroliti alkalin nuk merr pjesë në reagimin e gjenerimit aktual.

Pasi bateria të ngarkohet në një nivel prej 70-80 përqind në oksid-nikel, evolucioni i oksigjenit fillon në përputhje me reagimin e mëposhtëm:

2OH - ⇒ 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e -

Reagimi i këtij reduktimi të oksigjenit ndodh në elektrodën negative:

1 / 2O 2 + H 2 O + 2e - ⇒ 2OH -

Kjo përshkruan procesin e rimbushjes së një baterie hidride nikel-metal. Këto reaksione formojnë një qarkullim të mbyllur të oksigjenit. Në procesin e reduktimit të oksigjenit, kapaciteti i elektrodës hidride metalike rritet për shkak të lirimit të grupit OH.

Karakteristikat e baterive Ni-MH

Parametrat kryesorë të baterive nikel-metal hidride dhe nikel-kadmium janë paraqitur në tabelën e mëposhtme.

Karakteristike	Ni-Cd	Ni-MH	Ni-H2
Karakteristike	Ni-Cd	Ni-MH	Ni-H2
Dendësia e energjisë, Wh / kg	45-80	60-120	-
Rezistenca e brendshme (në 6 V), mOhm	100-200	200-300	-
Numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit derisa kapaciteti të bjerë në 80 përqind të nominalit	1500	300-500	2000-3000
Koha karikimi i shpejtë, ora	1	2-4	-
Rezistenca e mbingarkesës	mesatare	të ulëta	-
Vetë-shkarkohet në temperaturën e dhomës	20% në muaj	30% në muaj	20-30% në ditë
Tensioni nominal, V	1,25	1,25	1,25
Rryma optimale e ngarkesës	1C	deri në 0.5C	-
Rryma e ngarkesës maksimale	20C	5C	-
Temperatura e punës (shkarkimi), С	nga -40 në +60	nga -20 në +60	nga -20 në +30
Frekuenca e shërbimit (trajnimi), ditët	30-90	30-90	-
Pamja në shitje	1950	1990	-
Jeta e shërbimit, vite	1-5	1-5	2-7
Energjia specifike, Wh / litër	60-120	100-270	60-80

Karakteristikat elektrike

Kapaciteti i baterisë

Ndërsa ngarkesa rritet dhe temperatura e funksionimit zvogëlohet, kapaciteti i baterisë së hidridit të nikelit-metal zvogëlohet në përputhje me grafikun e mëposhtëm.

Efekti i një rënie të kapacitetit është veçanërisht i dukshëm në një shkallë të konsiderueshme shkarkimi në rajonin e temperaturave negative.

Tensioni i vlerësuar i shkarkimit

Tensioni nominal i shkarkimit (U p) është zakonisht në intervalin 1.2-1.25 volt në rrymën e shkarkimit (I p), i përcaktuar nga formula:

I p = 0,1─0,2С, ku

C është kapaciteti nominal i baterisë në një temperaturë prej 25 gradë Celsius.

Tensioni përfundimtar i shkarkimit është 1 volt. Siç mund ta shihni në grafikun më poshtë, voltazhi zvogëlohet me rritjen e ngarkesës.

Tensioni i qarkut të hapur

Është mjaft e vështirë të përcaktohet vlera e këtij parametri për bateritë Ni─MH. Kjo për faktin se potenciali i ekuilibrit të elektrodës oksid-nikel varet në masë të madhe nga gjendja e oksidimit të Ni.

Potenciali i ekuilibrit të elektrodës negative, i cili përcaktohet nga shkalla e ngopjes me hidrogjen, gjithashtu luan një rol të rëndësishëm. Një ditë pas karikimit të baterisë, voltazhi i qarkut të hapur të baterisë hidride nikel-metal është në intervalin 1,30-1,35 volt.

Ruajtja dhe jeta e shërbimit

Gjatë ruajtjes së një baterie Ni─MH, si me llojet e tjera të baterive, ndodh një fenomen vetëshkarkues. Në temperaturën e dhomës, për muajin e parë të ruajtjes, një bateri e tillë humbet 20-30 për qind të kapacitetit të saj. Më pas, çdo muaj kapaciteti i baterisë hidride nikel-metal bie me 3-7 për qind në muaj. Shkalla e vetë-shkarkimit rritet me rritjen e temperaturës, siç mund të shihet në grafikun e mëposhtëm.