Baterías NiMH: ¿Qué son?

por Kim Actualizado: 9 de Julio de 2022

¿Qué son las baterías NiMH? Las baterías de hidruro de níquel-metal son un tipo de batería recargable. Se utilizan en muchos dispositivos diferentes, desde automóviles hasta juguetes y teléfonos inteligentes.

Tienen muchas ventajas sobre otros tipos de baterías, y por eso son muy populares. Pero, ¿qué son realmente?

La historia de las baterías de NiMH

La invención

En 1967, algunas chispas brillantes en el Centro de Investigación Battelle-Ginebra tuvieron una idea e inventaron la batería de NiMH. Se basó en una mezcla de aleaciones Ti2Ni+TiNi+x sinterizadas y electrodos de NiOOH. Daimler-Benz y Volkswagen AG se involucraron y patrocinaron el desarrollo de la batería durante las próximas dos décadas.

El mejoramiento

En los años 70, la batería de níquel-hidrógeno se comercializó para aplicaciones satelitales, y esto despertó el interés en la tecnología de hidruros como alternativa al voluminoso almacenamiento de hidrógeno. Philips Laboratories y el CNRS de Francia desarrollaron nuevas aleaciones híbridas de alta energía que incorporan metales de tierras raras para el electrodo negativo. Pero estas aleaciones no eran estables en electrolitos alcalinos, por lo que no eran adecuadas para el uso del consumidor.

El avance

En 1987, Willems y Buschow lograron un gran avance con el diseño de su batería, que utilizaba una mezcla de La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Esta batería mantuvo el 84% de su capacidad de carga después de 4000 ciclos de carga y descarga. Pronto se desarrollaron aleaciones más económicamente viables que utilizaban mischmetal en lugar de lantano.

El grado del consumidor

En 1989, estuvieron disponibles las primeras celdas de NiMH para consumidores y, en 1998, Ovonic Battery Co. mejoró la estructura y composición de la aleación de Ti-Ni y patentó sus innovaciones. En 2008, más de dos millones de automóviles híbridos en todo el mundo se fabricaban con baterías de NiMH.

La popularidad

En la Unión Europea, las baterías de NiMH reemplazaron a las baterías de Ni-Cd para uso de consumidores portátiles. En Japón en 2010, el 22 % de las baterías recargables portátiles vendidas eran de NiMH, y en Suiza en 2009, la estadística equivalente rondaba el 60 %. Pero este porcentaje ha disminuido con el tiempo debido al aumento en la fabricación de baterías de iones de litio.

El futuro de las

En 2015, BASF produjo una microestructura modificada que hizo que las baterías de NiMH fueran más duraderas, lo que permitió cambios en el diseño de la celda que ahorraron un peso considerable y aumentaron la energía específica a 140 vatios-hora por kilogramo. ¡Así que el futuro de las baterías de NiMH parece brillante!

La química detrás de las baterías de hidruro metálico de níquel

¿Qué es la electroquímica?

La electroquímica es el estudio de la relación entre la electricidad y las reacciones químicas. Es la ciencia detrás de las baterías y es cómo funcionan las baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH).

Las reacciones dentro de una batería de NiMH

Las baterías de NiMH están formadas por dos electrodos, uno positivo y otro negativo. Las reacciones que ocurren dentro de la batería son las que hacen que funcione. Esto es lo que está pasando:

• En el electrodo negativo, el agua y un metal se combinan con un electrón para formar un OH- y un hidruro metálico.
• En el electrodo positivo, se forma oxihidróxido de níquel cuando el hidróxido de níquel y un OH- se combinan con un electrón.
• Durante la carga, las reacciones se mueven de izquierda a derecha. Durante la descarga, las reacciones se mueven de derecha a izquierda.

Los componentes de una batería de NiMH

El electrodo negativo de una batería de NiMH se compone de un compuesto intermetálico. El tipo más común es AB5, que es una mezcla de elementos de tierras raras como lantano, cerio, neodimio y praseodimio, combinados con níquel, cobalto, manganeso o aluminio.

Algunas baterías de NiMH utilizan materiales de electrodos negativos de mayor capacidad basados ​​en compuestos AB2, que son titanio o vanadio combinados con circonio o níquel, y modificados con cromo, cobalto, hierro o manganeso.

El electrolito de una batería de NiMH suele ser hidróxido de potasio y el electrodo positivo es hidróxido de níquel. El electrodo negativo es hidrógeno en forma de hidruro metálico intersticial. La poliolefina no tejida se utiliza para la separación.

¡Así que ahí lo tienes! Ahora conoce la química detrás de las baterías de NiMH.

¿Qué es una batería bipolar?

¿Qué hace que las baterías bipolares sean únicas?

Las baterías bipolares son un poco diferentes a las baterías estándar. Utilizan un separador de gel de membrana de polímero sólido, que ayuda a evitar que se produzcan cortocircuitos en los sistemas de electrolitos líquidos. Esto los convierte en una excelente opción para los vehículos eléctricos, ya que pueden almacenar mucha energía y mantenerla segura.

¿Por qué debo preocuparme por las baterías bipolares?

Si está buscando una batería que pueda almacenar mucha energía y mantenerla segura, entonces una batería bipolar podría ser la opción adecuada para usted. Se están volviendo cada vez más populares para los vehículos eléctricos, por lo que si está buscando una, definitivamente debería considerar una batería bipolar. Este es el por qué:

• Están diseñados para evitar que se produzcan cortocircuitos en los sistemas de electrolitos líquidos.
• Pueden almacenar mucha energía, lo que los hace ideales para vehículos eléctricos.
• Se están volviendo cada vez más populares, por lo que puede estar seguro de que está obteniendo un producto de calidad.

Carga de sus baterías NiMH de forma segura

Carga rápida

Cuando tiene prisa y necesita cargar sus celdas de NiMH, es mejor usar una batería inteligente cargador para evitar la sobrecarga, que puede dañar las células. Aquí hay algunos consejos para tener en cuenta:

• Use una corriente baja fija, con o sin temporizador.
• No cargue durante más de 10-20 horas.
• Use una carga lenta a C/300 si necesita mantener sus celdas en un estado de carga completa.
• Utilice un enfoque de ciclo de trabajo más bajo para compensar la autodescarga natural.

Método de carga ΔV

Para evitar daños en las celdas, los cargadores rápidos deben finalizar su ciclo de carga antes de que se produzca una sobrecarga. Aquí está cómo hacerlo:

• Controle el cambio de voltaje con el tiempo y deténgase cuando la batería esté completamente cargada.
• Supervise el cambio de voltaje con respecto al tiempo y pare cuando llegue a cero.
• Utilice un circuito de carga de corriente constante.
• Termine la carga cuando el voltaje caiga de 5 a 10 mV por celda desde el voltaje máximo.

Método de carga ΔT

Este método utiliza un sensor de temperatura para detectar cuando la batería está llena. Esto es lo que debe hacer:

• Utilice un circuito de carga de corriente constante.
• Supervise la tasa de aumento de la temperatura y deténgase cuando alcance 1 °C por minuto.
• Utilice un corte de temperatura absoluto a 60 °C.
• Siga la carga rápida inicial con un período de carga lenta.

Consejos de seguridad

Para mantener sus células seguras, aquí hay algunas cosas que debe tener en cuenta:

• Utilice un fusible rearmable en serie con la celda, particularmente del tipo de tira bimetálica.
• Las celdas modernas de NiMH contienen catalizadores para manejar los gases producidos por la sobrecarga.
• No utilice una corriente de carga de más de 0.1 C.

¿Qué es la descarga en baterías recargables?

¿Qué es la descarga?

La descarga es el proceso de liberación de energía de una batería recargable. Cuando una batería se descarga, libera un promedio de 1.25 voltios por celda, que luego disminuye a aproximadamente 1.0-1.1 voltios por celda.

¿Cuál es el impacto de la descarga?

La descarga puede tener algunos impactos diferentes en una batería recargable. Estos son algunos de los más comunes:

• La descarga completa de los paquetes de múltiples celdas puede causar polaridad inversa en una o más celdas, lo que puede dañarlas permanentemente.
• Los cortes de umbral de bajo voltaje pueden causar daños irreversibles cuando las celdas varían en temperatura.
• La tasa de autodescarga varía mucho con la temperatura, donde una temperatura de almacenamiento más baja conduce a una descarga más lenta y a una mayor duración de la batería.

¿Cómo mejorar la autodescarga?

Hay algunas formas de mejorar la autodescarga en las baterías recargables:

• Utilice un separador sulfonado para eliminar los compuestos que contienen nitrógeno.
• Utilice un separador de PP injertado con ácido acrílico para reducir la formación de residuos de Al y Mn en el separador.
• Retire Co y Mn en la aleación A2B7 MH para reducir la formación de residuos en el separador.
• Aumente la cantidad de electrolito para reducir la difusión de hidrógeno en el electrolito.
• Retire los componentes que contienen Cu para reducir los microcortos.
• Utilice un revestimiento de PTFE en el electrodo positivo para suprimir la corrosión.

Comparación de baterías de NiMH con otros tipos

Células de NiMH frente a baterías primarias

Las celdas de NiMH son la opción ideal para dispositivos de alto consumo, como cámaras, porque duran más que las pilas primarias como las alcalinas. Este es el por qué:

• Las celdas de NiMH tienen una resistencia interna más baja, lo que significa que pueden manejar demandas de corriente más altas sin perder capacidad.
• Las pilas alcalinas de tamaño AA ofrecen una capacidad de 2600 mAh con una demanda de corriente baja (25 mA), pero solo una capacidad de 1300 mAh con una carga de 500 mA.
• Las celdas de NiMH pueden entregar estos niveles de corriente sin ninguna pérdida de capacidad.

Células de NiMH frente a baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio tienen una energía específica más alta que las baterías de NiMH, pero son mucho más caras. Además, producen un voltaje más alto (3.2–3.7 V nominales), por lo que necesita un circuito para reducir el voltaje si desea usarlos como reemplazo directo de las baterías alcalinas.

Cuota de mercado de baterías de NiMH

A partir de 2005, las baterías de NiMH representaron solo el 3% del mercado de baterías. Pero si está buscando una batería que dure, ¡son el camino a seguir!

El poder de las baterías de NiMH

Baterías Ni-MH de alta potencia

Las baterías de NiMH son el camino a seguir si está buscando una fuente de energía fiable y potente. Se usan comúnmente en baterías AA y tienen una capacidad de carga nominal de 1.1-2.8 Ah a 1.2 V. Además, pueden operar muchos dispositivos diseñados para 1.5 V.

Baterías de NiMH en vehículos eléctricos e híbridos-eléctricos

Las baterías de NiMH se han utilizado en vehículos eléctricos e híbridos durante años. Puede encontrarlos en General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix scooter, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid y Honda Civic Hybrid.

La invención de la batería de NiMH

Stanford R. Ovshinsky inventó y patentó una popular mejora de la batería de NiMH y fundó Ovonic Battery Company en 1982. General Motors compró la patente de Ovonics en 1994 y, a fines de la década de 1990, las baterías de NiMH se usaban con éxito en muchos vehículos totalmente eléctricos.

El gravamen de patentes de las baterías de NiMH

En octubre de 2000, la patente se vendió a Texaco y una semana después, Texaco fue adquirida por Chevron. La subsidiaria Cobasys de Chevron proporciona estas baterías solo a grandes pedidos de OEM. Esto creó un gravamen de patentes para las grandes baterías de NiMH para automóviles.

Por lo tanto, si está buscando una fuente de energía confiable y potente, las baterías de NiMH son el camino a seguir. Se han utilizado en vehículos eléctricos e híbridos durante años, y todavía se mantienen fuertes. Además, con la invención de la batería de NiMH, puede estar seguro de que está obteniendo un producto de la mejor calidad. ¿Entonces, Qué esperas? ¡Obtenga sus baterías NiMH hoy!

¿Qué son las baterías de níquel-cadmio (NiCAD)?

La primera batería de NiCad del mundo fue inventada por un científico sueco en 1899 y, desde entonces, ha habido muchas mejoras. Entonces, ¿de qué están hechas estas baterías?

Componentes

Las baterías NiCAD se componen de:

• Una placa de electrodo positivo de hidróxido de óxido de níquel (III)
• Una placa de electrodo negativo de cadmio
• un separador
• Un electrolito de hidróxido de potasio

Usos

Las baterías NiCAD se utilizan en una amplia variedad de productos, tales como:

• Juguetes
• Iluminación de emergencia
• equipos médicos
• Productos comerciales e industriales
• Maquinillas de afeitar eléctricas
• Radios de dos vías
• Herramientas eléctricas

Beneficios

Las baterías NiCAD tienen muchos beneficios, tales como:

• Se cargan rápidamente y son fáciles de cargar.
• Son fáciles de almacenar y enviar.
• Pueden tomar una gran cantidad de cargas.
• Pero sí contienen metales tóxicos que pueden ser dañinos para el medio ambiente.

Así que ahí lo tiene, las baterías NiCAD son una excelente manera de encender sus dispositivos y artilugios, ¡pero asegúrese de desecharlos correctamente cuando haya terminado!

Todo lo que necesita saber sobre las baterías de NiMH

Las baterías de NiMH son los nuevos chicos del bloque, ya que se desarrollaron a fines de la década de 1960 y se perfeccionaron a fines de la década de 1980. Pero, ¿qué son y por qué debería importarte? ¡Vamos a ver!

¿Qué hay en una batería de NiMH?

Las baterías de NiMH se componen de cuatro componentes principales:

• Una placa de electrodo positivo de hidróxido de níquel
• Una placa de electrodo negativo de iones de hidrógeno
• un separador
• Un electrolito alcalino como el hidróxido de potasio.

¿Dónde se utilizan las baterías de NiMH?

Las baterías de NiMH se utilizan en una variedad de productos, desde baterías para automóviles hasta instrumentos médicos, buscapersonas, teléfonos celulares, videocámaras, cámaras digitales, cepillos de dientes eléctricos y más.

¿Cuáles son los beneficios de las baterías de NiMH?

Las baterías de NiMH vienen con un montón de ventajas:

• Alta capacidad en comparación con otras baterías recargables
• Resiste la sobrecarga y la descarga excesiva
• Respetuoso con el medio ambiente: sin productos químicos peligrosos como cadmio, mercurio o plomo
• Corte la energía repentinamente en lugar de un goteo lento

Entonces, si está buscando una batería confiable y ecológica, ¡NiMH es el camino a seguir!

Baterías de litio vs NiMH: ¿Cuál es la diferencia?

¿Cuáles son las mejores aplicaciones para los paquetes de baterías de NiMH?

¿Está buscando un paquete de baterías que no rompa el banco? ¡Los paquetes de baterías NiMH son el camino a seguir! Estos paquetes son perfectos para aplicaciones que no requieren una densidad de energía súper alta, como teléfonos celulares, dispositivos médicos y vehículos eléctricos. Además, no tiene que preocuparse por los peligros potenciales asociados con los productos de litio.

¿Las baterías de NiMH no se autodescargan y son propensas al efecto memoria?

Las baterías de NiMH existen desde principios de la década de 1970 y tienen un buen historial de seguridad y confiabilidad. Si bien no necesitan un Sistema de administración de batería (BMS) complejo como lo hacen las baterías de litio, aún puede obtener un BMS para su paquete de NiMH para ayudarlo a durar más y comunicarse con su dispositivo. Y no te preocupes, las baterías de NiMH no se autodescargan ni sufren el efecto memoria.

¿Las baterías de NiMH durarán tanto como una batería de litio?

Las baterías de NiMH tienen un buen rendimiento de ciclo de vida, pero no duran tanto como las baterías de litio. Sin embargo, siguen siendo una excelente opción si está buscando una solución rentable.

¿Necesita una carcasa para un paquete de baterías personalizadas de NiMH una ventilación similar a la química de litio?

No, los paquetes de baterías de NiMH no necesitan ventilación como la química del litio.

¿Realmente necesito un BMS para el paquete de baterías NiMH?

No, no necesita un BMS para su paquete de baterías de NiMH, pero puede ser útil. Un BMS puede ayudar a que su batería dure más y se comunique con su dispositivo.

¿Cuál es la diferencia entre NiMH y litio en el costo total y el tamaño del paquete de baterías?

¡Cuando se trata de costo y tamaño, los paquetes de baterías NiMH son el camino a seguir! Son más rentables de diseñar y fabricar, y no requieren un BMS complejo como lo hacen las baterías de litio. Además, no ocupan tanto espacio como las baterías de litio, por lo que puede colocar más en la misma área.

Diferencias

Baterías Nimh Vs Alcalinas

Cuando se trata de NiMH frente a alcalino, realmente depende de sus necesidades. Si está buscando una fuente de energía rápida y confiable, entonces las baterías NiMH recargables son el camino a seguir. Pueden durar de 5 a 10 años, por lo que ahorrará una tonelada de dinero a largo plazo. Por otro lado, si necesita una batería para un dispositivo de bajo consumo que durará unos meses, entonces las baterías alcalinas de un solo uso son el camino a seguir. Son más baratos y más convenientes a corto plazo. Entonces, cuando se trata de NiMH versus alcalino, realmente depende de sus necesidades y presupuesto.

Preguntas Frecuentes

¿Las baterías de NiMH necesitan un cargador especial?

¡Sí, las baterías de NiMH necesitan un cargador especial! Cargar celdas de NiMH es un poco más complicado que las celdas de NiCd, ya que el pico de voltaje y la caída subsiguiente que indica una carga completa es mucho menor. Si los carga con un cargador de NiCd, corre el riesgo de sobrecargar y dañar la celda, lo que puede conducir a una capacidad reducida y una vida útil más corta. Entonces, si desea que sus baterías de NiMH duren, ¡asegúrese de usar el cargador adecuado para el trabajo!

¿Cuál es la desventaja de usar estas baterías de NiMH?

El uso de baterías de NiMH puede ser un poco molesto. Tienden a cortar la energía repentinamente cuando se les acaba el jugo, en lugar de desvanecerse lentamente. Además, se autodescargan rápidamente. Entonces, si deja uno en un cajón durante un par de meses, tendrá que recargarlo antes de poder usarlo nuevamente. Y si necesita cargas de alta potencia o pulsadas, como teléfonos celulares digitales GSM, transceptores portátiles o herramientas eléctricas, es mejor que use una batería NiCad. Entonces, si está buscando una batería que sea confiable y duradera, es posible que desee buscar en otra parte.

¿Está bien dejar las baterías de NiMH completamente cargadas?

¡Sí, está totalmente bien dejar las baterías de NiMH completamente cargadas! De hecho, puede almacenarlos indefinidamente y aún tendrán mucho jugo cuando esté listo para usarlos. No hay necesidad de preocuparse de que pierdan su carga con el tiempo. Además, si encuentras que están un poco bajos, solo dales un par de ciclos de carga/descarga y estarán como nuevos. Así que adelante, deje esas baterías de NiMH completamente cargadas, ¡no les importará!

¿Cuántos años pueden durar las baterías de NiMH?

Las baterías de NiMH pueden durar hasta 5 años, pero todo depende de cómo las almacene. Manténgalos en un lugar seco con baja humedad, sin gases corrosivos y en un rango de temperatura de -20°C a +45°C. Si los almacena en un lugar con mucha humedad o temperaturas inferiores a -20 °C o superiores a +45 °C, es posible que se oxiden y se produzcan fugas en la batería. Por lo tanto, si desea que sus baterías de NiMH duren, ¡asegúrese de guardarlas en el lugar correcto! Además, si desea que duren aún más, cárguelos al menos una vez al año para evitar fugas y deterioro. Así que, si cuidas bien tus baterías NiMH, te pueden durar hasta 5 años.

Conclusión

Las baterías de NiMH son una excelente manera de alimentar sus dispositivos electrónicos y se están volviendo cada vez más populares. Son fiables, duraderos y respetuosos con el medio ambiente, por lo que puede sentirse bien al usarlos. Además, son fáciles de encontrar y relativamente económicos. Entonces, si está buscando una batería nueva para su dispositivo, NiMH es una excelente opción. Solo recuerde usar el cargador correcto y no olvide decir "NiMH" con una sonrisa. ¡Seguro que hará que su día sea un poco más brillante!

Hola, soy Kim, mamá y entusiasta del stop-motion con experiencia en creación de medios y desarrollo web. Tengo una gran pasión por el dibujo y la animación, y ahora me sumerjo de lleno en el mundo del stop-motion. Con mi blog, estoy compartiendo mis aprendizajes con ustedes.