NiMH akud: mis need on?

autor kim Uuendatud: Juuli 9, 2022

Mis on NiMH akud? Nikkel-metallhüdriidakud on teatud tüüpi laetavad akud. Neid kasutatakse paljudes erinevates seadmetes, alates autodest ja lõpetades mänguasjadega nutitelefonid.

Neil on palju eeliseid teist tüüpi akude ees ja seetõttu on nad üsna populaarsed. Aga mis need tegelikult on?

NiMH akude ajalugu

Leiutis

1967. aastal tekitasid Battelle-Genfi uurimiskeskuses mõned eredad sädemed ajulaine ja leiutasid NiMH aku. See põhines paagutatud Ti2Ni + TiNi + x sulamite ja NiOOH elektroodide segul. Daimler-Benz ja Volkswagen AG osalesid ja toetasid järgmise kahe aastakümne jooksul aku arendamist.

Parandamine

70ndatel hakati nikkel-vesiniku akut turustama satelliidirakenduste jaoks ja see tekitas huvi hüdriidtehnoloogia vastu, mis on alternatiiv suuremahulisele vesiniku ladustamisele. Philips Laboratories ja Prantsusmaa CNRS töötasid välja uued suure energiatarbega hübriidsulamid, mis sisaldavad negatiivse elektroodi jaoks haruldasi muldmetalle. Kuid need sulamid ei olnud leeliselises elektrolüüdis stabiilsed, seega ei sobinud need tarbijatele.

Läbimurre

1987. aastal tegid Willems ja Buschow läbimurde oma aku disainiga, milles kasutati La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 segu. See aku säilitas pärast 84 laadimis-tühjenemistsüklit 4000% oma laadimisvõimsusest. Peagi töötati välja majanduslikult elujõulisemad sulamid, milles kasutati lantaani asemel mischmetalli.

Tarbija hinne

1989. aastal said kättesaadavaks esimesed tarbijatele mõeldud NiMH-elemendid ning 1998. aastal täiustas Ovonic Battery Co Ti-Ni sulami struktuuri ja koostist ning patenteeris nende uuendused. 2008. aastaks toodeti üle kahe miljoni hübriidauto üle maailma NiMH akudega.

Populaarsus

Euroopa Liidus asendasid NiMH-akud Ni-Cd-akud kaasaskantava tarbija jaoks. Jaapanis oli 2010. aastal 22% müüdud kaasaskantavatest laetavatest akudest NiMH ja Šveitsis 2009. aastal oli samaväärne statistika umbes 60%. Kuid see protsent on aja jooksul langenud liitium-ioonakude tootmise suurenemise tõttu.

Tulevik

2015. aastal tootis BASF modifitseeritud mikrostruktuuri, mis muutis NiMH akud vastupidavamaks, võimaldades muuta elemendi konstruktsiooni, mis säästis märkimisväärselt kaalu ja suurendas erienergiat 140 vatt-tunnini kilogrammi kohta. Nii et NiMH akude tulevik paistab helge!

Nikkel-metallhüdriidpatareide taga olev keemia

Mis on elektrokeemia?

Elektrokeemia on elektrienergia ja keemiliste reaktsioonide seoste uurimine. See on akude taga olev teadus ja see, kuidas nikkel-metallhüdriid (NiMH) akud töötavad.

NiMH aku reaktsioonid

NiMH akud koosnevad kahest elektroodist, positiivsest ja negatiivsest. Aku sees toimuvad reaktsioonid panevad selle tööle. See toimub järgmiselt.

• Negatiivsel elektroodil ühinevad vesi ja metall elektroniga, moodustades OH- ja metallhüdriidi.
• Positiivse elektroodi juures tekib nikkeloksühüdroksiid, kui nikkelhüdroksiid ja OH- ühinevad elektroniga.
• Laadimise ajal liiguvad reaktsioonid vasakult paremale. Tühjenemise ajal liiguvad reaktsioonid paremalt vasakule.

NiMH aku komponendid

NiMH aku negatiivne elektrood koosneb intermetallilisest ühendist. Kõige tavalisem tüüp on AB5, mis on segu haruldastest muldmetallidest, nagu lantaan, tseerium, neodüüm ja praseodüüm, kombineerituna nikli, koobalti, mangaani või alumiiniumiga.

Mõned NiMH akud kasutavad suurema võimsusega negatiivsete elektroodide materjale, mis põhinevad AB2 ühenditel, milleks on titaan või vanaadium, mis on kombineeritud tsirkooniumi või nikliga ning mida on modifitseeritud kroomi, koobalti, raua või mangaaniga.

NiMH aku elektrolüüt on tavaliselt kaaliumhüdroksiid ja positiivne elektrood on nikkelhüdroksiid. Negatiivne elektrood on vesinik interstitsiaalse metallhüdriidi kujul. Eraldamiseks kasutatakse mittekootud polüolefiini.

Nii et see on olemas! Nüüd teate NiMH-akude taga olevat keemiat.

Mis on bipolaarne aku?

Mis teeb bipolaarsed patareid ainulaadseks?

Bipolaarsed akud erinevad pisut tavalistest patareidest. Nad kasutavad tahke polümeermembraaniga geelseparaatorit, mis aitab vältida lühiste tekkimist vedelik-elektrolüütide süsteemides. See muudab need suurepäraseks valikuks elektrisõidukite jaoks, kuna need suudavad salvestada palju energiat ja hoida seda ohutuna.

Miks ma peaksin bipolaarsete patareide eest hoolitsema?

Kui otsite akut, mis suudab salvestada palju energiat ja hoida seda ohutuna, võib bipolaarne aku olla teie jaoks õige valik. Need muutuvad elektrisõidukite jaoks üha populaarsemaks, nii et kui otsite seda, peaksite kindlasti kaaluma bipolaarset akut. Siin on põhjus:

• Need on loodud selleks, et vältida lühiste tekkimist vedelik-elektrolüütide süsteemides.
• Nad suudavad salvestada palju energiat, mistõttu on need ideaalsed elektrisõidukite jaoks.
• Need muutuvad üha populaarsemaks, nii et võite olla kindel, et saate kvaliteetse toote.

NiMH-akude ohutu laadimine

Kiirlaadimine

Kui teil on kiire ja peate oma NiMH-elemente laadima, on kõige parem kasutada nutikat akut laadija et vältida ülelaadimist, mis võib rakke kahjustada. Siin on mõned näpunäited, mida meeles pidada.

• Kasutage fikseeritud madalvoolu, taimeriga või ilma.
• Ärge laadige kauem kui 10-20 tundi.
• Kui peate oma elemendid täielikult laetuna hoidma, kasutage tilklaadimist C/300 juures.
• Kasutage loomuliku isetühjenemise tasakaalustamiseks madalamat töötsüklit.

ΔV laadimismeetod

Rakkude kahjustamise vältimiseks peavad kiirlaadijad enne ülelaadimist oma laadimistsükli lõpetama. Seda saab teha järgmiselt.

• Jälgige pinge muutumist aja jooksul ja lõpetage, kui aku on täielikult laetud.
• Jälgige pinge muutumist aja suhtes ja peatuge, kui see muutub nulliks.
• Kasutage püsivoolu laadimisahelat.
• Lõpetage laadimine, kui pinge langeb tipppingest 5-10 mV elemendi kohta.

ΔT laadimismeetod

See meetod kasutab aku täitumise tuvastamiseks temperatuuriandurit. Tehke järgmist.

• Kasutage püsivoolu laadimisahelat.
• Jälgige temperatuuri tõusu kiirust ja lõpetage, kui see jõuab 1 °C minutis.
• Kasutage absoluutset temperatuuripiiri 60 °C juures.
• Järgige esialgset kiirlaadimist teatud perioodiga.

Ohutusnõuanded

Oma rakkude turvalisuse tagamiseks pidage meeles mõnda asja.

• Kasutage elemendiga järjestikku lähtestatavat kaitset, eriti bimetallriba tüüpi.
• Kaasaegsed NiMH-elemendid sisaldavad katalüsaatoreid ülelaadimisel tekkivate gaaside käitlemiseks.
• Ärge kasutage laadimisvoolu üle 0.1 C.

Mis on laetavate akude tühjenemine?

Mis on tühjendamine?

Tühjenemine on protsess, mille käigus laetav aku vabastab energiat. Kui aku tühjeneb, vabastab see keskmiselt 1.25 volti elemendi kohta, mis seejärel väheneb umbes 1.0–1.1 voltini elemendi kohta.

Mis on tühjenemise mõju?

Tühjenemisel võib laetavale akule olla mitu erinevat mõju. Siin on mõned levinumad.

• Mitmeelemendiliste pakkide täielik tühjendamine võib ühes või mitmes elemendis põhjustada vastupidise polaarsuse, mis võib neid jäädavalt kahjustada.
• Madala pingelävi väljalülitused võivad elementide temperatuuri muutumisel põhjustada pöördumatuid kahjustusi.
• Isetühjenemise kiirus varieerub suuresti sõltuvalt temperatuurist, kus madalam säilitustemperatuur põhjustab aeglasemat tühjenemist ja pikemat aku kasutusiga.

Kuidas parandada isetühjenemist?

Laetavate akude isetühjenemise parandamiseks on mitu võimalust:

• N-sisaldavate ühendite eemaldamiseks kasutage sulfoneeritud separaatorit.
• Kasutage akrüülhappega poogitud PP-separaatorit, et vähendada Al- ja Mn-prügi moodustumist separaatoris.
• Eemaldage A2B7 MH sulamist Co ja Mn, et vähendada prahi teket separaatoris.
• Suurendage elektrolüüdi kogust, et vähendada vesiniku difusiooni elektrolüüdis.
• Mikrolühise vähendamiseks eemaldage Cu-d sisaldavad komponendid.
• Korrosiooni tõkestamiseks kasutage positiivsel elektroodil PTFE-katet.

NiMH akude võrdlemine teiste tüüpidega

NiMH-elemendid vs. esmased akud

NiMH-elemendid on parim valik suure energiatarbega seadmete jaoks, nagu digitaalsed Kaamerad, sest need peavad kauem vastu primaarpatareid nagu leelispatareid. Siin on põhjus:

• NiMH-elementidel on väiksem sisetakistus, mis tähendab, et nad saavad hakkama suuremate vooluvajadustega ilma võimsust kaotamata.
• AA-suuruses leelisakud pakuvad väikese vooluvajaduse (2600 mA) korral 25 mAh võimsust, kuid 1300 mA koormusega ainult 500 mAh.
• NiMH-elemendid suudavad neid voolutasemeid edastada ilma võimsuse vähenemiseta.

NiMH-elemendid vs. liitiumioonakud

Liitium-ioonakudel on kõrgem erienergia kui NiMH akudel, kuid need on palju kallimad. Lisaks toodavad need kõrgemat pinget (3.2–3.7 V nimipinge), nii et kui soovite kasutada neid leelispatareide asendusena, vajate pinge vähendamiseks vooluringi.

NiMH aku turuosa

2005. aasta seisuga moodustasid NiMH-akud akude turust vaid 3%. Aga kui otsite kestvat akut, on see õige tee!

NiMH akude võimsus

Suure võimsusega Ni-MH akud

NiMH-akud on õige tee, kui otsite usaldusväärset ja võimsat energiaallikat. Neid kasutatakse tavaliselt AA-patareides ja nende nominaalne laadimismaht on 1.1 V juures 2.8–1.2 Ah. Lisaks saavad nad töötada paljude 1.5 V pingega seadmetega.

NiMH-akud elektri- ja hübriid-elektrisõidukites

NiMH akusid on elektri- ja hübriid-elektrisõidukites kasutatud juba aastaid. Need leiate mudelitest General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix roller, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid ja Honda Civic Hybrid.

NiMH aku leiutis

Stanford R. Ovshinsky leiutas ja patenteeris NiMH aku populaarse täiuse ning asutas 1982. aastal ettevõtte Ovonic Battery Company. General Motors ostis Ovonicsi patendi 1994. aastal ja 1990. aastate lõpuks kasutati NiMH akusid edukalt paljudes täiselektrilistes sõidukites.

NiMH akude patendikoormus

2000. aasta oktoobris müüdi patent Texacole ja nädal hiljem omandas Texaco Chevron. Chevroni Cobasyse tütarettevõte pakub neid akusid ainult suurte originaalseadmete tootjate tellimuste korral. See tekitas patendikoorma suurte autode NiMH akudele.

Seega, kui otsite usaldusväärset ja võimsat energiaallikat, on NiMH-akud õige tee. Neid on elektri- ja hübriid-elektrisõidukites kasutatud aastaid ning need on endiselt tugevad. Lisaks võite NiMH-aku leiutamisega olla kindel, et saate parima kvaliteediga toote. Mida sa siis ootad? Hankige oma NiMH akud juba täna!

Mis on nikkel-kaadmium (NiCAD) akud?

Maailma esimese NiCad-aku leiutas Rootsi teadlane juba 1899. aastal ja sellest ajast peale on tehtud palju täiustusi. Millest need akud siis tehtud on?

Kompkletis

NiCAD akud koosnevad:

• Nikkel(III)oksiidhüdroksiid-positiivne elektroodiplaat
• Kaadmiumi negatiivse elektroodi plaat
• Eraldaja
• Kaaliumhüdroksiidi elektrolüüt

sa kasutad

NiCAD-akusid kasutatakse paljudes toodetes, näiteks:

• Mänguasjad
• Avariivalgustus
• Meditsiiniseadmed
• Kaubandus- ja tööstustooted
• Elektrilised pardlid
• Kahesuunalised raadiod
• Elektrilised tööriistad

kasu

NiCAD akudel on palju eeliseid, näiteks:

• Need laadivad kiiresti ja neid on lihtne laadida
• Neid on lihtne hoiustada ja tarnida
• Nad võivad võtta palju tasusid
• Kuid need sisaldavad mürgiseid metalle, mis võivad olla keskkonnale kahjulikud

Nii et see on olemas, NiCAD-akud on suurepärane viis oma vidinate ja seadmete sisselülitamiseks, kuid kui olete lõpetanud, eemaldage need korralikult!

Kõik, mida peate NiMH-akude kohta teadma

NiMH akud on ploki uued lapsed, mis töötati välja 1960ndate lõpus ja täiustati 1980ndate lõpus. Kuid mis need on ja miks peaksite sellest hoolima? Heidame pilgu peale!

Mis on NiMH akus?

NiMH akud koosnevad neljast põhikomponendist:

• Nikkelhüdroksiidi positiivse elektroodi plaat
• Vesinikuioonide negatiivse elektroodi plaat
• Eraldaja
• Leeliseline elektrolüüt nagu kaaliumhüdroksiid

Kus NiMH-akusid kasutatakse?

NiMH-akusid kasutatakse mitmesugustes toodetes, alates autoakudest kuni meditsiiniinstrumentide, piiparite, mobiiltelefonide, videokaamerate, digikaamerate, elektriliste hambaharjade ja muuni.

Millised on NiMH-akude eelised?

NiMH akudel on palju eeliseid:

• Suur võimsus võrreldes teiste laetavate akudega
• Talub ülelaadimist ja tühjenemist
• Keskkonnasõbralik: ei sisalda ohtlikke kemikaale nagu kaadmium, elavhõbe või plii
• Katkesta voolu järsult, mitte aeglaselt

Nii et kui otsite usaldusväärset ja keskkonnasõbralikku akut, on NiMH õige tee!

Liitium vs NiMH akud: mis vahe on?

Millised on NiMH-akude parimad rakendused?

Kas otsite akut, mis ei lõhuks panka? NiMH akud on õige tee! Need pakendid sobivad suurepäraselt rakenduste jaoks, mis ei nõua ülisuurt energiatihedust, nagu mobiiltelefonid, meditsiiniseadmed ja elektrisõidukid. Lisaks ei pea te muretsema liitiumtoodetega seotud võimalike ohtude pärast.

Kas NiMH-akud ei tühjene isetühjenemisel ja neil on mäluefekt?

NiMH-akud on olnud kasutusel alates 1970. aastate algusest ning neil on hea ohutuse ja töökindluse rekord. Kuigi nad ei vaja keerulist akuhaldussüsteemi (BMS), nagu liitiumakud, saate oma NiMH-paketi jaoks siiski hankida BMS-i, mis aitab sellel kauem vastu pidada ja teie seadmega suhelda. Ja ärge muretsege, NiMH akud ei tühjene isetühjenemist ega kannata mäluefekti all.

Kas NiMH akud kestavad sama kaua kui liitiumakud?

NiMH-akudel on hea tööiga, kuid need ei kesta nii kaua kui liitiumakud. Siiski on need endiselt suurepärane valik, kui otsite kulutõhusat lahendust.

Kas kohandatud NiMH-aku korpus vajab sarnaselt liitiumkeemiaga õhutamist?

Ei, NiMH akud ei vaja õhutamist nagu liitiumkeemia.

Kas ma tõesti vajan NiMH aku jaoks BMS-i?

Ei, te ei vaja oma NiMH-aku jaoks BMS-i, kuid sellest võib abi olla. BMS võib aidata teie akul kauem vastu pidada ja teie seadmega suhelda.

Mis vahe on NiMH ja liitiumi kogumaksumuses ja aku suuruses?

Kui rääkida maksumusest ja suurusest, siis NiMH-akud on õige tee! Nende projekteerimine ja tootmine on kuluefektiivsemad ning need ei vaja keerulist BMS-i nagu liitiumakud. Lisaks ei võta need nii palju ruumi kui liitiumakud, nii et neid mahub samale alale rohkem.

Erinevused

Nimh patareid vs leelis

Kui rääkida NiMH-st vs leeliseline, siis see sõltub teie vajadustest. Kui otsite kiiret ja usaldusväärset toiteallikat, on laetavad NiMH-akud õige tee. Need võivad kesta kuni 5-10 aastat, nii et säästate pikas perspektiivis tonni raha. Teisest küljest, kui vajate vähese energiatarbega seadme jaoks akut, mis kestab paar kuud, on õige tee ühekordselt kasutatavad leelispatareid. Need on lühikese aja jooksul odavamad ja mugavamad. Niisiis, kui rääkida NiMH vs leeliselisest, siis see sõltub teie vajadustest ja eelarvest.

FAQ

Kas NiMH akud vajavad spetsiaalset laadijat?

Jah, NiMH akud vajavad spetsiaalset laadijat! NiMH-elementide laadimine on pisut keerulisem kui NiCd-elementide laadimine, kuna täislaadimisest märku andev pinge tipp ja sellele järgnev langus on palju väiksem. Kui laadite neid NiCd-laadijaga, tekib ülelaadimise ja elemendi kahjustamise oht, mis võib kaasa tuua mahu vähenemise ja lühema eluea. Seega, kui soovite, et teie NiMH akud kestaks, kasutage töö jaoks õiget laadijat!

Mis on selle NiMH akude kasutamise puuduseks?

NiMH-patareide kasutamine võib olla veidi takistuseks. Nad kipuvad voolu järsku katkestama, kui mahl otsa saab, selle asemel, et aeglaselt kaduda. Lisaks tühjenevad nad kiiresti ise. Nii et kui jätate selle paariks kuuks sahtlisse, peate selle uuesti laadima, enne kui saate seda uuesti kasutada. Ja kui vajate suure võimsusega või impulsskoormust, näiteks GSM-digitaalmobiiltelefonidel, kaasaskantavatel transiiveritel või elektritööriistadel, on parem kasutada NiCad-akut. Seega, kui otsite usaldusväärset ja kauakestvat akut, võiksite otsida mujalt.

Kas on õige jätta NiMH-akud täielikult laetuks?

Jah, see on täiesti hea jätta NiMH akud täielikult laetuks! Tegelikult võite neid säilitada lõputult ja neis on veel palju mahla, kui olete neid kasutama valmis. Pole vaja muretseda, et nad aja jooksul oma laengu kaotavad. Lisaks, kui leiate, et need on pisut madalad, laadige neile paar laadimis-/tühjenemistsüklit ja need on nagu uued. Nii et jätkake ja jätke need NiMH-akud täielikult laetuks – neil pole selle vastu midagi!

Mitu aastat võivad NiMH akud vastu pidada?

NiMH-akud võivad kesta kuni 5 aastat, kuid kõik sõltub sellest, kuidas neid hoiustate. Hoidke neid kuivas, madala õhuniiskuse ja söövitavate gaasideta kohas ning temperatuurivahemikus -20°C kuni +45°C. Kui hoiate neid kohas, kus on kõrge õhuniiskus või temperatuur alla -20°C või üle +45°C, võib teil tekkida rooste ja aku lekkimine. Seega, kui soovite, et teie NiMH akud kestaks, hoidke neid õiges kohas! Lisaks, kui soovite, et need kestaks veelgi kauem, laadige neid vähemalt kord aastas, et vältida leket ja riknemist. Seega, kui hoolitsete oma NiMH-akude eest hästi, võivad need vastu pidada kuni 5 aastat.

Järeldus

NiMH-akud on suurepärane viis elektroonika toiteks ja muutuvad üha populaarsemaks. Need on usaldusväärsed, kauakestvad ja keskkonnasõbralikud, nii et tunnete end nende kasutamisel hästi. Lisaks on neid lihtne leida ja need on suhteliselt odavad. Seega, kui otsite oma seadmele uut akut, on NiMH suurepärane valik. Ärge unustage kasutada õiget laadijat ja ärge unustage naeratades öelda "NiMH" – see muudab teie päeva kindlasti pisut helgemaks!

Tere, mina olen Kim, ema ja stop-motioni entusiast, kellel on meedialoome ja veebiarenduse taust. Mul on tohutu kirg joonistamise ja animatsiooni vastu ning nüüd sukeldun pea ees stop-motion maailma. Oma blogiga jagan teiega oma õpitut.