NiMH baterie: Co to je?

od kim Aktualizováno: Července 9, 2022

Co jsou NiMH baterie? Nikl-metal hydridové baterie jsou typem dobíjecích baterií. Používají se v mnoha různých zařízeních, od aut po hračky smartphony.

Oproti jiným typům baterií mají spoustu výhod a díky tomu jsou docela oblíbené. Ale co vlastně jsou?

Historie NiMH baterií

Vynález

V roce 1967 některé jasné jiskry ve výzkumném centru Battelle-Ženeva vyvolaly mozkovou vlnu a vynalezly NiMH baterii. Byl založen na směsi slinutých slitin Ti2Ni+TiNi+x a elektrod NiOOH. Daimler-Benz a Volkswagen AG se zapojily a sponzorovaly vývoj baterie v průběhu příštích dvou desetiletí.

Zlepšení

V 70. letech byla nikl-vodíková baterie komercializována pro satelitní aplikace, což vyvolalo zájem o hydridovou technologii jako alternativu k objemnému skladování vodíku. Společnosti Philips Laboratories a francouzský CNRS vyvinuly nové vysokoenergetické hybridní slitiny obsahující kovy vzácných zemin pro zápornou elektrodu. Tyto slitiny však nebyly stabilní v alkalickém elektrolytu, takže nebyly vhodné pro spotřebitelské použití.

Průlom

V roce 1987 udělali Willems a Buschow průlom s konstrukcí své baterie, která používala směs La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Tato baterie si po 84 cyklech nabití a vybití udržela 4000 % své kapacity nabití. Brzy byly vyvinuty ekonomicky životaschopnější slitiny používající směsný kov místo lanthanu.

Spotřebitelská třída

V roce 1989 byly k dispozici první NiMH články pro spotřebitele a v roce 1998 společnost Ovonic Battery Co. zlepšila strukturu a složení slitiny Ti–Ni a patentovala své inovace. Do roku 2008 bylo celosvětově vyrobeno více než dva miliony hybridních automobilů s bateriemi NiMH.

Popularita

V Evropské unii nahradily Ni-Cd baterie pro přenosné spotřebitele baterie NiMH. V Japonsku bylo v roce 2010 22 % prodaných přenosných dobíjecích baterií NiMH a ve Švýcarsku v roce 2009 činila ekvivalentní statistika přibližně 60 %. Toto procento však postupem času kleslo kvůli nárůstu výroby lithium-iontových baterií.

Budoucnost

V roce 2015 společnost BASF vyrobila upravenou mikrostrukturu, díky níž byly baterie NiMH odolnější, což umožnilo změny konstrukce článků, které ušetřily značnou hmotnost a zvýšily měrnou energii na 140 watthodin na kilogram. Budoucnost NiMH baterií tedy vypadá jasně!

Chemie za nikl-metalhydridovými bateriemi

Co je elektrochemie?

Elektrochemie je studium vztahu mezi elektřinou a chemickými reakcemi. Je to věda za bateriemi a takto fungují nikl-metalhydridové (NiMH) baterie.

Reakce uvnitř NiMH baterie

NiMH baterie se skládají ze dvou elektrod, kladné a záporné. Reakce, ke kterým dochází uvnitř baterie, jsou důvodem, proč baterie funguje. Zde je to, co se děje:

• Na záporné elektrodě se voda a kov spojují s elektronem za vzniku OH- a hydridu kovu.
• Na kladné elektrodě vzniká oxyhydroxid nikelnatý, když se hydroxid niklu a OH- spojí s elektronem.
• Během nabíjení se reakce pohybují zleva doprava. Při vybíjení se reakce pohybují zprava doleva.

Součásti NiMH baterie

Záporná elektroda NiMH baterie je tvořena intermetalickou sloučeninou. Nejběžnějším typem je AB5, což je směs prvků vzácných zemin, jako je lanthan, cer, neodym a praseodym, v kombinaci s niklem, kobaltem, manganem nebo hliníkem.

Některé baterie NiMH používají materiály záporných elektrod s vyšší kapacitou na bázi sloučenin AB2, což jsou titan nebo vanad v kombinaci se zirkonem nebo niklem a modifikované chromem, kobaltem, železem nebo manganem.

Elektrolytem v NiMH baterii je obvykle hydroxid draselný a kladnou elektrodou je hydroxid niklu. Záporná elektroda je vodík ve formě intersticiálního hydridu kovu. Pro separaci se používá netkaný polyolefin.

Tak tady to máte! Nyní znáte chemii za NiMH bateriemi.

Co je to bipolární baterie?

Čím jsou bipolární baterie jedinečné?

Bipolární baterie jsou trochu jiné než vaše standardní baterie. Používají pevný polymerní membránový gelový separátor, který pomáhá předcházet zkratům v systémech kapalný elektrolyt. To z nich dělá skvělou volbu pro elektromobily, protože dokážou uložit spoustu energie a udržet ji v bezpečí.

Proč bych se měl starat o bipolární baterie?

Pokud hledáte baterii, která dokáže uchovat spoustu energie a udržet ji v bezpečí, pak by pro vás mohla být tou správnou volbou bipolární baterie. Jsou stále populárnější pro elektromobily, takže pokud s nějakým takovým uvažujete, měli byste rozhodně uvažovat o bipolární baterii. Zde je důvod:

• Jsou navrženy tak, aby zabránily vzniku zkratů v systémech s kapalným elektrolytem.
• Dokážou uchovat velké množství energie, takže jsou ideální pro elektromobily.
• Jsou stále oblíbenější, takže si můžete být jisti, že dostáváte kvalitní produkt.

Bezpečné nabíjení NiMH baterií

Rychlé nabíjení

Když spěcháte a potřebujete nabít své NiMH články, je nejlepší použít chytrou baterii nabíječka aby se zabránilo přebíjení, které může poškodit články. Zde je několik tipů, které je třeba mít na paměti:

• Použijte pevný nízký proud, s časovačem nebo bez něj.
• Nenabíjejte déle než 10-20 hodin.
• Pokud potřebujete udržet své články v plně nabitém stavu, použijte udržovací nabíjení při C/300.
• Použijte přístup s nižším pracovním cyklem pro kompenzaci přirozeného samovybíjení.

Způsob nabíjení ΔV

Aby se zabránilo poškození článků, musí rychlonabíječky ukončit svůj nabíjecí cyklus, než dojde k přebití. Jak na to:

• Sledujte změnu napětí s časem a zastavte, když je baterie plně nabitá.
• Sledujte změnu napětí s ohledem na čas a zastavte, když se stane nulovou.
• Použijte nabíjecí obvod s konstantním proudem.
• Ukončete nabíjení, když napětí poklesne o 5-10 mV na článek oproti špičkovému napětí.

Způsob nabíjení ΔT

Tato metoda využívá teplotní senzor ke zjištění, kdy je baterie plná. Co dělat:

• Použijte nabíjecí obvod s konstantním proudem.
• Sledujte rychlost zvyšování teploty a zastavte, jakmile dosáhne 1 °C za minutu.
• Použijte absolutní teplotní limit při 60 °C.
• Následujte počáteční rychlé nabíjení s periodou udržovacího nabíjení.

Bezpečnostní tipy

Aby byly vaše buňky v bezpečí, je třeba mít na paměti několik věcí:

• Použijte resetovatelnou pojistku v sérii s článkem, zejména typu bimetalového pásku.
• Moderní NiMH články obsahují katalyzátory pro manipulaci s plyny produkovanými přebíjením.
• Nepoužívejte nabíjecí proud vyšší než 0.1 C.

Co je vybíjení v dobíjecích bateriích?

Co je vypouštění?

Vybíjení je proces, při kterém dobíjecí baterie uvolňuje energii. Když je baterie vybitá, uvolňuje v průměru 1.25 voltu na článek, které pak klesne na přibližně 1.0-1.1 voltu na článek.

Jaký je dopad vypouštění?

Vybíjení může mít na dobíjecí baterii několik různých dopadů. Zde jsou některé z nejběžnějších:

• Úplné vybití vícečlánkových sad může způsobit přepólování jednoho nebo více článků, což je může trvale poškodit.
• Nízkonapěťové prahové vypínače mohou způsobit nevratné poškození, když se teplota článků změní.
• Rychlost samovybíjení se velmi mění s teplotou, kde nižší skladovací teplota vede k pomalejšímu vybíjení a delší životnosti baterie.

Jak zlepšit samovybíjení?

Existuje několik způsobů, jak zlepšit samovybíjení u dobíjecích baterií:

• K odstranění sloučenin obsahujících dusík použijte sulfonovaný separátor.
• Použijte separátor PP roubovaný kyselinou akrylovou ke snížení tvorby Al- a Mn-úlomků v separátoru.
• Odstraňte Co a Mn ze slitiny A2B7 MH, abyste snížili tvorbu úlomků v separátoru.
• Zvyšte množství elektrolytu, abyste snížili difúzi vodíku v elektrolytu.
• Odstraňte součásti obsahující Cu, abyste snížili mikrozkrat.
• K potlačení koroze použijte na kladné elektrodě povlak PTFE.

Porovnání baterií NiMH s jinými typy

NiMH články vs. primární baterie

NiMH články jsou vhodnou volbou pro zařízení s vysokým odběrem, jako jsou digitální kamery, protože vydrží déle než primární baterie jako alkalické. Zde je důvod:

• NiMH články mají nižší vnitřní odpor, což znamená, že zvládnou vyšší proudové nároky bez ztráty kapacity.
• Alkalické baterie velikosti AA nabízejí kapacitu 2600 mAh při nízkém odběru proudu (25 mA), ale pouze 1300 mAh kapacitu při zátěži 500 mA.
• NiMH články mohou dodávat tyto úrovně proudu bez ztráty kapacity.

NiMH články vs. Lithium-iontové baterie

Lithium-iontové baterie mají vyšší specifickou energii než NiMH baterie, ale jsou mnohem dražší. Navíc produkují vyšší napětí (3.2–3.7 V nominální), takže pokud je chcete použít jako náhradní alkalické baterie, potřebujete obvody pro snížení napětí.

Podíl na trhu baterií NiMH

Od roku 2005 představovaly NiMH baterie pouze 3 % trhu baterií. Ale pokud hledáte baterii, která vydrží, jsou správnou volbou!

Síla NiMH baterií

Vysoce výkonné Ni-MH baterie

Pokud hledáte spolehlivý a výkonný zdroj energie, jsou NiMH baterie tou správnou cestou. Běžně se používají v bateriích AA a mají nominální kapacitu nabíjení 1.1-2.8 Ah při 1.2 V. Navíc mohou provozovat mnoho zařízení navržených pro 1.5 V.

NiMH baterie v elektrických a hybridních elektrických vozidlech

Baterie NiMH se v elektrických a hybridních elektrických vozidlech používají již léta. Najdete je v General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, skútr Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid a Honda Civic Hybrid.

Vynález NiMH baterie

Stanford R. Ovshinsky vynalezl a patentoval populární vylepšení NiMH baterie a založil Ovonic Battery Company v roce 1982. General Motors koupil patent Ovonics v roce 1994 a koncem 1990. let byly NiMH baterie úspěšně používány v mnoha plně elektrických vozidlech.

Patentové zatížení NiMH baterií

V říjnu 2000 byl patent prodán společnosti Texaco a o týden později Texaco získal Chevron. Dceřiná společnost Chevron Cobasys poskytuje tyto baterie pouze velkým objednávkám OEM. Vzniklo tak patentové břemeno pro velké automobilové NiMH baterie.

Pokud tedy hledáte spolehlivý a výkonný zdroj energie, NiMH baterie jsou tou správnou cestou. Používají se v elektrických a hybridně-elektrických vozidlech již léta a stále jsou silné. Navíc s vynálezem baterie NiMH si můžete být jisti, že získáte produkt nejvyšší kvality. Tak na co čekáš? Pořiďte si své NiMH baterie ještě dnes!

Co jsou to nikl-kadmiové (NiCAD) baterie?

První NiCad baterie na světě byla vynalezena švédským vědcem již v roce 1899 a od té doby došlo k mnoha vylepšením. Z čeho jsou tedy tyto baterie vyrobeny?

Komponenty

Baterie NiCAD se skládají z:

• Kladná elektrodová deska z oxidu niklu a hydroxidu niklu
• Kadmiová záporná elektrodová deska
• Oddělovač
• Elektrolyt hydroxidu draselného

použití

Baterie NiCAD se používají v široké řadě produktů, jako jsou:

• Hračky
• Nouzové osvětlení
• Lékařské vybavení
• Komerční a průmyslové produkty
• Elektrické holicí strojky
• Obousměrná rádia
• Elektrické nářadí

Výhody

Baterie NiCAD mají spoustu výhod, jako například:

• Rychle se nabíjejí a snadno se nabíjejí
• Snadno se skladují a přepravují
• Mohou přijmout vysoký počet poplatků
• Obsahují však toxické kovy, které mohou být škodlivé pro životní prostředí

Takže tady to máte, baterie NiCAD jsou skvělým způsobem, jak napájet vaše gadgety a věcičky, ale po dokončení je nezapomeňte řádně zlikvidovat!

Vše, co potřebujete vědět o NiMH bateriích

NiMH baterie jsou nové děti na bloku, které byly vyvinuty na konci 1960. let a zdokonaleny na konci 1980. let. Ale které to jsou a proč by vás to mělo zajímat? Podívejme se na to!

Co je v NiMH baterii?

Baterie NiMH se skládají ze čtyř hlavních součástí:

• Kladná elektrodová deska z hydroxidu niklu
• Deska záporné elektrody s vodíkovými ionty
• Oddělovač
• Alkalický elektrolyt jako hydroxid draselný

Kde se používají baterie NiMH?

NiMH baterie se používají v různých produktech, od automobilových baterií po lékařské přístroje, pagery, mobilní telefony, videokamery, digitální fotoaparáty, elektrické zubní kartáčky a další.

Jaké jsou výhody NiMH baterií?

Baterie NiMH se dodávají s řadou výhod:

• Vysoká kapacita ve srovnání s jinými dobíjecími bateriemi
• Odolává nadměrnému nabíjení a nadměrnému vybíjení
• Šetrné k životnímu prostředí: žádné nebezpečné chemikálie jako kadmium, rtuť nebo olovo
• Raději vypněte napájení náhle než pomalu

Pokud tedy hledáte spolehlivou, ekologickou baterii, NiMH je ta správná cesta!

Lithiové vs NiMH baterie: Jaký je rozdíl?

Jaké jsou nejlepší aplikace pro NiMH baterie?

Hledáte baterii, která vás nezruinuje? Baterie NiMH jsou správnou cestou! Tyto balíčky jsou ideální pro aplikace, které nevyžadují super vysokou hustotu energie, jako jsou mobilní telefony, lékařská zařízení a elektrická vozidla. Navíc se nemusíte obávat potenciálních rizik spojených s produkty lithia.

Nevybíjejí se NiMH baterie samovolně a jsou náchylné k paměťovému efektu?

Baterie NiMH existují od počátku 1970. let XNUMX. století a mají dobrou bezpečnost a spolehlivost. I když nepotřebují složitý systém správy baterií (BMS) jako lithiové baterie, stále můžete získat BMS pro svou sadu NiMH, která vám pomůže déle vydržet a komunikovat s vaším zařízením. A nebojte se, NiMH baterie se samovolně nevybíjejí a netrpí paměťovým efektem.

Vydrží NiMH baterie tak dlouho jako lithiové baterie?

NiMH baterie mají dobrou životnost, ale nevydrží tak dlouho jako lithiové baterie. Stále jsou však skvělou volbou, pokud hledáte nákladově efektivní řešení.

Potřebuje kryt pro vlastní baterii NiMH ventilaci podobně jako chemie lithia?

Ne, baterie NiMH nepotřebují ventilaci jako lithiová chemie.

Opravdu potřebuji BMS pro baterii NiMH?

Ne, nepotřebujete BMS pro váš NiMH akumulátor, ale může být užitečný. BMS může pomoci vaší baterii vydržet déle a komunikovat s vaším zařízením.

Jaký je rozdíl mezi NiMH vs Lithium v ​​celkových nákladech a velikosti baterie?

Pokud jde o cenu a velikost, baterie NiMH jsou správnou volbou! Jejich návrh a výroba jsou nákladově efektivnější a nevyžadují složité BMS jako lithiové baterie. Navíc nezaberou tolik místa jako lithiové baterie, takže se jich na stejnou plochu vejde více.

Rozdíly

Nimh baterie vs alkalické

Pokud jde o NiMH vs. alkalické, opravdu záleží na vašich potřebách. Pokud hledáte rychlý a spolehlivý zdroj energie, pak jsou dobíjecí NiMH baterie tou správnou cestou. Mohou vydržet až 5-10 let, takže z dlouhodobého hlediska ušetříte spoustu peněz. Na druhou stranu, pokud potřebujete baterii do zařízení s nízkou spotřebou, která vydrží pár měsíců, pak jsou alkalické baterie na jedno použití správnou cestou. Jsou levnější a krátkodobě výhodnější. Takže pokud jde o NiMH vs. alkalické, opravdu záleží na vašich potřebách a rozpočtu.

FAQ

Potřebují baterie NiMH speciální nabíječku?

Ano, NiMH baterie potřebují speciální nabíječku! Nabíjení NiMH článků je o něco složitější než NiCd článků, protože napěťová špička a následný pokles, který signalizuje plné nabití, je mnohem menší. Pokud je budete nabíjet NiCd nabíječkou, vystavujete se riziku přebití a poškození článku, což může vést ke snížení kapacity a kratší životnosti. Pokud tedy chcete, aby vaše baterie NiMH vydržely, ujistěte se, že pro tuto práci používáte správnou nabíječku!

Jaká je nevýhoda použití těchto NiMH baterií?

Použití NiMH baterií může být trochu náročné. Mají tendenci náhle přerušit napájení, když jim dojde šťáva, než aby pomalu mizely. Navíc se rychle samovolně vybíjejí. Pokud jej tedy necháte několik měsíců v zásuvce, budete jej muset před dalším použitím nabít. A pokud potřebujete vysoký výkon nebo pulzní zátěže, jako jsou digitální mobilní telefony GSM, přenosné transceivery nebo elektrické nářadí, budete na tom lépe s NiCad baterií. Pokud tedy hledáte baterii, která je spolehlivá a má dlouhou výdrž, možná budete chtít hledat jinde.

Je v pořádku nechat baterie NiMH plně nabité?

Ano, je zcela v pořádku nechat baterie NiMH plně nabité! Ve skutečnosti je můžete skladovat neomezeně dlouho a budou mít stále dostatek šťávy, když je budete připraveni použít. Nemusíte se bát, že časem ztratí svůj náboj. Navíc, pokud zjistíte, že jsou trochu málo, stačí jim pár cyklů nabití/vybití a budou jako nové. Takže pokračujte a nechte ty NiMH baterie plně nabité – nebude jim to vadit!

Kolik let vydrží baterie NiMH?

Baterie NiMH vám vydrží až 5 let, ale vše záleží na tom, jak je skladujete. Uchovávejte je na suchém místě s nízkou vlhkostí, bez korozivních plynů a při teplotě v rozmezí -20°C až +45°C. Pokud je skladujete na místě s vysokou vlhkostí nebo teplotami pod -20 °C nebo nad +45 °C, můžete skončit s rzí a vytečením baterie. Pokud tedy chcete, aby vaše baterie NiMH vydržely, uložte je na správné místo! Navíc, pokud chcete, aby vydržely ještě déle, nabíjejte je alespoň jednou ročně, abyste zabránili vytečení a znehodnocení. Pokud se tedy budete o své NiMH baterie dobře starat, mohou vám vydržet až 5 let.

Proč investovat do čističky vzduchu?

NiMH baterie jsou skvělým způsobem, jak napájet vaši elektroniku a jsou stále oblíbenější. Jsou spolehlivé, mají dlouhou životnost a jsou šetrné k životnímu prostředí, takže se při jejich používání můžete cítit dobře. Navíc se dají snadno najít a jsou relativně levné. Pokud tedy hledáte novou baterii pro své zařízení, NiMH je skvělá volba. Nezapomeňte použít správnou nabíječku a nezapomeňte říci „NiMH“ s úsměvem – určitě vám to udělá den o něco jasnějším!

Ahoj, jmenuji se Kim, máma a nadšenkyně stop-motion se zkušenostmi s tvorbou médií a vývojem webu. Mám obrovskou vášeň pro kreslení a animaci a teď se vrhám po hlavě do světa stop-motion. Na svém blogu s vámi sdílím své poznatky.