Karakteristikat e karikimit të baterive Ni─MH, kërkesat për karikuesin dhe parametrat bazë

Bateritë hidride metalike të nikelit po përhapen gradualisht në treg dhe teknologjia e prodhimit të tyre po përmirësohet. Shumë prodhues po përmirësojnë gradualisht performancën e tyre. Në veçanti, numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit rritet dhe vetë-shkarkimi i baterive Ni─MH zvogëlohet. Kjo lloj baterie është prodhuar për të zëvendësuar bateritë Ni─Cd dhe pak nga pak po i nxjerrin nga tregu. Por ka ende disa fusha të përdorimit ku bateritë hidride metalike të nikelit nuk mund të zëvendësojnë bateritë e kadmiumit. Sidomos kur kërkohen rryma të larta shkarkimi. Të dy llojet e baterive kërkojnë karikim kompetent për të zgjatur jetën e tyre të shërbimit. Ne kemi folur tashmë për ngarkimin e baterive nikel-kadmium, dhe tani është koha për të ngarkuar bateritë Ni-MH.

Në procesin e karikimit, një sërë reaksionet kimike, në të cilën shkon pjesa e energjisë së furnizuar. Një pjesë tjetër e energjisë shndërrohet në nxehtësi. Efikasiteti i procesit të karikimit është ajo pjesë e energjisë së furnizuar që mbetet në "rezervë" e baterisë. Vlera e efikasitetit mund të ndryshojë në varësi të kushteve të karikimit, por nuk është kurrë 100 përqind. Duhet të theksohet se efikasiteti gjatë karikimit të baterive Ni-Cd është më i lartë se në rastin e baterive hidride nikel-metal. Procesi i karikimit të baterive Ni─MH shoqërohet nga një çlirim i madh i nxehtësisë, i cili imponon kufizimet dhe veçoritë e veta. Për më shumë informacion, lexoni artikullin në lidhjen e specifikuar.

Shpejtësia e karikimit varet mbi të gjitha nga sasia e rrymës së furnizuar. Me çfarë rryme për të ngarkuar bateritë Ni─MH përcaktohet nga lloji i zgjedhur i ngarkimit. Në këtë rast, rryma matet në fraksione të kapacitetit (C) të baterive Ni─MH. Për shembull, me një kapacitet prej 1500 rrymë mAh 0.5C do të jetë 750 mA. Në varësi të shkallës së karikimit të baterive hidride nikel-metal, ekzistojnë tre lloje të karikimit:

• Pikim (rryma e karikimit 0.1C);
• I shpejtë (0.3C);
• I përshpejtuar (0,5-1C).

Në përgjithësi, ekzistojnë vetëm dy lloje të karikimit: pikues dhe i përshpejtuar. I shpejtë dhe i përshpejtuar janë praktikisht e njëjta gjë. Ato ndryshojnë vetëm në mënyrën e ndalimit të procesit të karikimit.

Në përgjithësi, çdo karikim i baterive Ni-MH me një rrymë më të madhe se 0,1C është i shpejtë dhe kërkon ndjekjen e disa kritereve për përfundimin e procesit. Karikimi me pika nuk e kërkon këtë dhe mund të vazhdojë pafundësisht.

Opsionet e karikimit për bateritë hidride nikel-metal

Tani le të hedhim një vështrim në veçoritë tipe te ndryshme detajet e tarifimit.

Karikimi i baterive Ni─MH me pika

Këtu duhet thënë se ky lloj karikimi nuk e rrit jetën e shërbimit të baterive Ni-MH. Meqenëse karikimi me rrjedhje nuk fiket edhe pas një karikimi të plotë, rryma zgjidhet shumë e vogël. Kjo bëhet në mënyrë që bateritë të mos mbinxehen gjatë karikimit të zgjatur. Në rastin e baterive Ni─MH, vlera aktuale mund të reduktohet edhe në 0,05C. Për nikel-kadmium, 0.1C është i përshtatshëm.

Me karikimin me rrjedhje, nuk ka tension maksimal karakteristik dhe vetëm koha mund të veprojë si një kufizim i këtij lloji të karikimit. Për të vlerësuar kohën e nevojshme, duhet të dini kapacitetin dhe ngarkimin fillestar të baterisë. Për të llogaritur më saktë kohën e karikimit, bateria duhet të shkarkohet. Kjo do të eliminojë ndikimin e ngarkesës fillestare. Efikasiteti me karikimin me rrjedhje të baterive Ni─MH është në nivelin 70 përqind, që është më i ulët se llojet e tjera. Shumë prodhues të baterive hidride metalike të nikelit nuk rekomandojnë përdorimin e karikimit të rrjedhshëm. Edhe pse kohët e fundit janë shfaqur gjithnjë e më shumë informacione se modele moderne Bateritë Ni─MH nuk degradohen kur rrjedhin.

Bateritë hidride metalike të nikelit me karikim të shpejtë

Prodhuesit e baterive Ni─MH në rekomandimet e tyre japin karakteristika për karikimin me një vlerë aktuale në intervalin 0,75─1C. Përqendrohuni në këto vlera kur zgjidhni me çfarë rryme të ngarkoni bateritë Ni─MH. Rrymat e karikimit mbi këto vlera nuk rekomandohen pasi kjo mund të shkaktojë hapjen e valvulës së sigurisë për të lehtësuar presionin. Rekomandohet të kryhet karikimi i shpejtë i baterive hidride nikel-metal në një temperaturë prej 0-40 gradë Celsius dhe një tension prej 0,8-8 volt.

Efikasiteti i procesit karikimi i shpejtë shumë më tepër se pika. Është rreth 90 për qind. Sidoqoftë, deri në fund të procesit, efikasiteti bie ndjeshëm dhe energjia shkon në çlirimin e nxehtësisë. Temperatura dhe presioni rriten ndjeshëm brenda baterisë. keni një valvul emergjence që mund të hapet kur presioni rritet. Në këtë rast, vetitë e baterisë do të humbasin në mënyrë të pakthyeshme. Dhe vetë temperatura e lartë ka një efekt të dëmshëm në strukturën e elektrodave të baterisë. Prandaj duhen kritere të qarta me të cilat do të ndalojë procesi i tarifimit.

Kërkesat për një karikues (ngarkues) për bateritë Ni─MH janë paraqitur më poshtë. Për momentin, vërejmë se ngarkues të tillë kryejnë një ngarkesë sipas një algoritmi të caktuar. Fazat e këtij algoritmi në pamje e përgjithshme në vijim:

• përcaktimi i disponueshmërisë bateri;
• kualifikimi i baterisë;
• parapagesë;
• kalimi në karikim të shpejtë;
• karikimi i shpejtë;
• rimbushje;
• tarifimi i mirëmbajtjes.

Në këtë fazë aplikohet një rrymë prej 0.1C dhe kontrollohet tensioni në pole. Për të filluar procesin e karikimit, voltazhi duhet të jetë jo më shumë se 1.8 volt. Përndryshe, procesi nuk do të fillojë.

Vlen të përmendet se kontrolli për praninë e një baterie kryhet edhe në faza të tjera. Kjo është e nevojshme në rast se bateria hiqet nga karikuesi.

Nëse logjika e karikuesit përcakton që voltazhi është më i madh se 1.8 volt, atëherë kjo perceptohet si mungesë e një baterie ose dëmtim të saj.

Kualifikimi i baterisë

Këtu përcaktohet një vlerësim i përafërt i ngarkesës së baterisë. Nëse voltazhi është më i vogël se 0,8 volt, atëherë ngarkimi i shpejtë i baterisë nuk mund të niset. Në këtë rast Ngarkues do të aktivizojë modalitetin e para-karikimit. Në funksionimin normal Bateritë Ni-MH shkarkohen rrallë në më pak se 1 volt. Prandaj, para-karikimi aktivizohet vetëm në rastin e shkarkimeve të thella dhe pas ruajtjes afatgjatë të baterive.

Para-karikimi

Siç u përmend më lart, para-karikimi aktivizohet kur bateritë Ni─MH shkarkohen thellë. Rryma në këtë fazë është vendosur në 0.1-0.3C. Kjo fazë është e kufizuar në kohë dhe është diku rreth 30 minuta. Nëse gjatë kësaj kohe bateria nuk rikthen tensionin prej 0,8 volt, atëherë ngarkimi ndërpritet. Në këtë rast, bateria ka shumë të ngjarë të jetë dëmtuar.

Kalimi në karikim të shpejtë

Në këtë fazë, ka një rritje graduale rryma e karikimit... Grumbullimi aktual ndodh pa probleme brenda 2-5 minutave. Në të njëjtën kohë, si në fazat e tjera, temperatura monitorohet dhe karikimi fiket në vlera kritike.

Rryma e ngarkimit në këtë fazë është në intervalin 0,5-1C. Gjëja më e rëndësishme në fazën e karikimit të shpejtë është shkëputja në kohë e rrymës. Për këtë, gjatë karikimit të baterive Ni─MH, kontrolli përdoret sipas disa kritereve të ndryshme.

Për ata që nuk janë në dijeni, metoda e kontrollit të deltës së tensionit përdoret gjatë karikimit. Gjatë procesit të karikimit, ai vazhdimisht rritet, dhe në fund të procesit fillon të bjerë. Zakonisht, fundi i ngarkesës përcaktohet nga një rënie e tensionit prej 30 mV. Por kjo metodë kontrolli nuk funksionon shumë mirë me bateritë hidride nikel-metal. Në këtë rast, rënia e tensionit nuk është aq e theksuar sa në rastin e Ni─Cd. Prandaj, për të shkaktuar mbylljen, duhet të rrisni ndjeshmërinë. Dhe me rritjen e ndjeshmërisë, gjasat e alarmeve të rreme rriten për shkak të zhurmës së baterisë. Përveç kësaj, kur ngarkohen disa bateri, ndezja ndodh në kohë të ndryshme dhe i gjithë procesi lyhet.

Por megjithatë, ndalimi i karikimit për shkak të një rënie të tensionit është kryesori. Kur ngarkoni me një rrymë prej 1C, rënia e tensionit për mbyllje është 2.5-12 mV. Ndonjëherë prodhuesit vendosin zbulimin jo me një rënie, por nga mungesa e një ndryshimi të tensionit në fund të karikimit.

Në këtë rast, gjatë 5-10 minutave të para të karikimit, kontrolli i deltës së tensionit është i çaktivizuar. Kjo është për shkak se në fillimin e karikimit të shpejtë, voltazhi i baterisë mund të ndryshojë shumë si rezultat i procesit të luhatjeve. Prandaj, në fazën fillestare, kontrolli është i çaktivizuar për të përjashtuar alarmet e rreme.

Për shkak të jo shumë besueshmëri e lartë Shkyçja e karikimit me anë të kontrollit të trefishtë të tensionit përdoret edhe nga kritere të tjera.

Në fund të procesit të karikimit të baterisë Ni─MH, temperatura e saj fillon të rritet. Ky parametër përdoret për të fikur karikimin. Për të përjashtuar vlerën e temperaturës së OS, monitorimi kryhet jo nga vlera absolute, por nga delta. Zakonisht, një rritje e temperaturës prej më shumë se 1 gradë në minutë merret si kriter për përfundimin e një ngarkese. Por kjo metodë mund të mos funksionojë në rryma ngarkimi më të vogla se 0.5C, kur temperatura rritet mjaft ngadalë. Në këtë rast, bateria Ni-MH mund të mbingarkohet.

Ekziston gjithashtu një metodë për monitorimin e procesit të karikimit duke analizuar derivatin e tensionit. Në këtë rast, nuk monitorohet delta e tensionit, por shkalla e rritjes maksimale të tij. Metoda ju lejon të ndaloni karikimin e shpejtë pak më herët se fundi i karikimit. Por një kontroll i tillë është i mbushur me një sërë vështirësish, në veçanti, një matje më e saktë e tensionit.

Disa karikues për bateritë Ni─MH nuk ngarkohen D.C., dhe impuls. Ajo ushqehet për 1 sekondë në intervale prej 20-30 milisekonda. Si avantazhe të një ngarkese të tillë, ekspertët e quajnë një shpërndarje më uniforme të substancave aktive mbi vëllimin e baterisë dhe një rënie në formimin e kristaleve të mëdha. Përveç kësaj, raportohet një matje më e saktë e tensionit në intervalet ndërmjet aplikimeve aktuale. Si zhvillim i kësaj metode, u propozua Karikimi Refleks. Në këtë rast, kur aplikohet një rrymë pulsi, ngarkimi (1 sekondë) dhe shkarkimi (5 sekonda) alternohen. Rryma e shkarkimit është 1-2,5 herë më e ulët se ngarkesa. Përparësitë janë temperaturat më të ulëta të karikimit dhe eliminimi i formacioneve të mëdha kristalore.

Kur ngarkoni bateritë hidride nikel-metal, është shumë e rëndësishme të kontrolloni përfundimin e procesit të karikimit sipas parametrave të ndryshëm. Duhet të parashikohet përfundimi urgjent i tarifës. Për këtë mund të përdoret vlera absolute e temperaturës. Shpesh kjo vlerë është 45-50 gradë Celsius. Në këtë rast, ngarkimi duhet të ndërpritet dhe të rifillojë pasi të ftohet. Bateritë Ni─MH janë më pak në gjendje të ngarkojnë në këtë temperaturë.

Është e rëndësishme të vendosni një afat kohor për karikimin. Mund të vlerësohet nga kapaciteti i baterisë, madhësia e rrymës së karikimit dhe efikasiteti i procesit. Kufiri vendoset në kohën e parashikuar plus 5-10 përqind. Në këtë rast, nëse asnjë nga metodat e mëparshme të kontrollit nuk funksionon, ngarkimi do të fiket në kohën e caktuar.

Faza e rimbushjes

Në këtë fazë, rryma e karikimit është vendosur në 0.1-0.3C. Kohëzgjatja rreth 30 minuta. Rimbushja më e gjatë nuk rekomandohet pasi kjo do të shkurtojë jetëgjatësinë e baterisë. Faza e rimbushjes ndihmon në barazimin e ngarkesës së qelizave në bateri. Është më mirë nëse, pas një karikimi të shpejtë, bateritë të ftohen në temperaturën e dhomës dhe më pas të fillojë rikarikimi. Pastaj bateria do të rivendosë kapacitetin e plotë.

Ngarkuesit për bateritë Ni-Cd shpesh i vendosin bateritë në karikim të rrjedhshëm pas përfundimit të procesit të karikimit. Për bateritë Ni─MH, kjo do të jetë e dobishme vetëm në rastin e një rryme shumë të ulët (rreth 0,005C). Kjo do të jetë e mjaftueshme për të kompensuar vetë-shkarkimin e baterisë.

Në mënyrë ideale, karikuesi duhet të ketë funksionin e ndezjes së ngarkesës notuese kur tensioni i baterisë bie. Karikimi me rrjedhje ka kuptim vetëm kur ka kaluar një kohë mjaft e gjatë ndërmjet karikimit të baterive dhe përdorimit të tyre.

Karikimi ultra i shpejtë i baterive Ni-MH

Dhe vlen të përmendet gjithashtu karikimi super i shpejtë i baterisë. Dihet se kur ngarkohet deri në 70 përqind të kapacitetit të saj, një bateri hidride nikel-metal ka një efikasitet karikimi afër 100 përqind. Prandaj, në këtë fazë ka kuptim të rritet rryma për kalimin e saj të përshpejtuar. Rrymat në raste të tilla janë të kufizuara në 10C. Problemi kryesor këtu është përcaktimi i shumës 70 përqind të ngarkesës në të cilën rryma duhet të reduktohet në karikim të shpejtë normal. Kjo varet shumë nga shkalla e shkarkimit nga e cila filloi të ngarkohej bateria. Rryma e lartë mund të çojë lehtësisht në mbinxehje të baterisë dhe shkatërrimin e strukturës së elektrodave të saj. Prandaj, përdorimi i një karikimi ultra të shpejtë rekomandohet vetëm me aftësitë dhe përvojën e duhur.

Kërkesat e përgjithshme për karikuesit për bateritë hidride metalike të nikelit

Çmontoni disa modele individuale nuk këshillohet të ngarkoni bateritë Ni─MH brenda kuadrit të këtij neni. Mjafton të thuhet se këta mund të jenë ngarkues të synuar ngushtë për karikimin e baterive hidride nikel-metal. Ata kanë një algoritëm karikimi me tela (ose disa) dhe punojnë vazhdimisht në të. Është atje pajisje universale që ju lejojnë të rregulloni mirë parametrat e karikimit. Për shembull, . Pajisjet e tilla mund të përdoren për të ngarkuar bateri të ndryshme. Përfshirë, nëse ka një përshtatës energjie me fuqi të përshtatshme.

Më duhet të them disa fjalë se cilat karakteristika dhe funksionalitet duhet të ketë një karikues për bateritë Ni-MH. Pajisja duhet të jetë në gjendje të rregullojë rrymën e karikimit ose të saj instalim automatik në varësi të llojit të baterive. Pse është e rëndësishme?

Tani ka shumë modele të baterive të hidridit të metalit të nikelit, dhe shumë bateri me të njëjtin faktor formë mund të ndryshojnë në kapacitet. Prandaj, rryma e karikimit duhet të jetë e ndryshme. Nëse ngarkohet me një rrymë mbi normale, do të ketë ngrohje. Nëse është nën normën, atëherë procesi i tarifimit do të zgjasë më shumë se sa pritej. Në shumicën e rasteve, rrymat në karikues bëhen në formën e "paravendosjeve" për bateritë tipike. Në përgjithësi, gjatë karikimit, prodhuesit e baterive Ni-MH nuk rekomandojnë vendosjen e një rryme prej më shumë se 1.3-1.5 amper për llojin AA, pavarësisht nga kapaciteti. Nëse për ndonjë arsye ju duhet të rrisni këtë vlerë, atëherë duhet të kujdeseni ftohje e detyruar bateritë.

Një problem tjetër lidhet me fikjen e karikuesit gjatë procesit të karikimit. Në këtë rast, kur ndizet energjia, do të fillojë përsëri nga faza e zbulimit të baterisë. Pika në të cilën përfundon karikimi i shpejtë përcaktohet jo nga koha, por nga një sërë kriteresh të tjera. Prandaj, nëse ka kaluar, atëherë do të anashkalohet kur të ndizet. Por faza e rimbushjes do të ndodhë përsëri, nëse ka qenë tashmë. Si rezultat, bateria merr mbingarkesë të padëshiruar dhe ngrohje të panevojshme. Ndër kërkesat e tjera për ngarkuesin e baterive Ni-MH - shkarkimi i ulët kur ngarkuesi shkëputet nga furnizimi me energji elektrike. Rryma e shkarkimit në një karikues pa energji nuk duhet të kalojë 1 mA.

Vlen të përmendet prania në karikuesin e një më shumë funksion i rëndësishëm... Duhet të njohë burimet kryesore të energjisë. E thënë thjesht, bateritë zink-mangan dhe alkaline.

Kur instaloni dhe ngarkoni bateri të tilla në karikues, ato mund të shpërthejnë mirë, pasi nuk kanë një valvul emergjence për të lehtësuar presionin. Ngarkuesi kërkohet të jetë në gjendje të njohë burime të tilla primare të rrymës dhe të mos aktivizojë karikimin.

Edhe pse vlen të përmendet këtu se përkufizimi i baterive dhe burimeve kryesore të rrymës ka një sërë vështirësish. Prandaj, prodhuesit e memories jo gjithmonë i pajisin modelet e tyre me funksione të tilla.

Kryesor dallimi Ni-Cd bateritë e rikarikueshme dhe bateritë Ni-Mh - kjo është përbërja. Baza e baterisë është e njëjtë - është nikel, është katodë dhe anoda janë të ndryshme. Kanë Bateri Ni-Cd anoda është kadmium metalik, anoda e një baterie Ni-Mh është një elektrodë hidride metalike e hidrogjenit.

Çdo lloj baterie ka të mirat dhe të këqijat e veta, duke i ditur ato, mund të zgjidhni më saktë baterinë që ju nevojitet.

	pro	Minuset
Ni-Cd	Çmim të ulët. Aftësia për të dhënë rrymë e lartë ngarkesës. Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit nga -50 ° C në + 40 ° C. Bateritë Ni-Cd mund të ngarkohen edhe në temperatura nën zero. Deri në 1000 cikle ngarkimi-shkarkimi, nëse përdoren si duhet.	Relativisht nivel të lartë vetë shkarkimi (afërsisht 8-10 %% në muajin e parë të ruajtjes) Pas ruajtjes afatgjatë, kërkohen 3-4 cikle të plota ngarkimi-shkarkimi shërim të plotë bateri. Është e domosdoshme të shkarkohet plotësisht bateria përpara se të karikohet për të parandaluar "efektin e kujtesës" Peshë më e madhe në krahasim me bateritë Ni-Mh me të njëjtën madhësi dhe kapacitet.
Ni-Mh	Kapacitet i lartë specifik në krahasim me baterinë Ni-Cd (d.m.th. më pak peshë për të njëjtin kapacitet). Praktikisht nuk ka "efekt memorie". Performancë e mirë në temperaturat e ulëta, megjithëse inferior ndaj baterisë Ni-Cd.	Më shumë bateri të shtrenjta krahasuar me Ni-Cd. Kohë më e gjatë karikimi. Më pak rrymë funksionimi. Më pak cikle ngarkimi-shkarkimi (deri në 500). Niveli i vetë-shkarkimit është 1.5-2 herë më i lartë se ai i Ni-Cd.

A do t'i përshtatet karikuesi i vjetër baterisë së re nëse ndryshoj nga Ni-Cd në Ni-Mh ose anasjelltas?

Parimi i karikimit për të dy bateritë është saktësisht i njëjtë, kështu që karikuesi mund të përdoret nga bateria e mëparshme. Rregulli bazë për karikimin e këtyre baterive është se ato mund të karikohen vetëm pas shkarkim i plotë... Kjo kërkesë është për faktin se të dy llojet e baterive i nënshtrohen "efektit të memories", megjithëse me bateritë Ni-Mh ky problem minimizohet.

Si të ruani siç duhet bateritë Ni-Cd dhe Ni-Mh?

Vendi më i mirë për të ruajtur baterinë është në një vend të freskët dhe të thatë, pasi sa më e lartë të jetë temperatura e ruajtjes, aq më shpejt bateria do të shkarkohet vetë. Bateria mund të ruhet në çdo gjendje, përveç shkarkimit të plotë ose karikimit të plotë. Ngarkesa optimale- 40-60 % %. Një herë në 2-3 muaj, duhet të kryhet një tarifë shtesë (për shkak të vetëshkarkimit të pranishëm), të shkarkohet dhe të ngarkohet përsëri deri në 40-60 %% të kapacitetit. Ruajtja deri në pesë vjet është e pranueshme. Pas ruajtjes, bateria duhet të shkarkohet, të ringarkohet dhe më pas të përdoret normalisht.

A mund të përdor bateri me kapacitet më të madh ose më të vogël se paketa origjinale e baterisë?

Kapaciteti i baterisë është sasia e kohës kur mjeti juaj elektrik ka punuar me energji baterie. Prandaj, për një vegël elektrike, nuk ka absolutisht asnjë ndryshim në kapacitetin e baterisë. Dallimi aktual do të jetë vetëm në kohën e karikimit të baterisë dhe kohën e funksionimit të veglës elektrike me fuqinë e baterisë. Kur zgjidhni një kapacitet baterie, duhet të filloni nga kërkesat tuaja, nëse duhet të punoni më gjatë duke përdorur një bateri - zgjedhja është në favor të baterive më të mëdha, nëse bateritë e plota janë plotësisht të kënaqura, atëherë duhet të qëndroni me bateri të barabarta ose kapacitet të ngjashëm.

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 pritur që ato të shkarkohen plotësisht
• 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 vetë-shkarkim shumë i lartë... 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.

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

Bateritë e hidridit të metalit të nikelit (Ni─MH) janë alkaline. atë burimet kimike rryma, në të cilën anoda është një elektrodë hidride e metalit të 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 të cilat kanë konsum të lartë të energjisë në një kohë të shkurtër. 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, kohe e gjate 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.

Meqenëse ka një sasi të kufizuar elektroliti në bateri, të gjitha proceset e përshkruara shkaktojnë 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 saj rezistencë e 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. Si rezultat, film mbrojtës e cila është e përshkueshme 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.

Aktiv 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 në një shirit nikel të shpuar me një trashësi 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 jetë ngarkuar 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 e karikimit të shpejtë, orë	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.

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% krahasuar me NiCd), përdorimi i materialeve të riciklueshme (miqësore ndaj mjedisit) 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

disavantazhet

・ 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
・ Kapaciteti i kufizuar i fuqisë - kur tejkalohet ngarkesat e lejuara jetëgjatësia e baterisë është zvogëluar.
・ 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 dhe anën negative- sipërfaqja e elektrodës rritet, e cila gërryhet me konsumin e elektrolitit, gjë që çon në një rritje graduale të rezistencës së brendshme të elementit dhe një ulje të kapacitetit. 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 ngarkesës, 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 me disa cikle shkarkim i thellë bateri e ndjekur nga 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 temperatura të ulëta kufizohet nga fakti se ky reagim 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 mjedisi, aq më i 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