NiMH bateriak: zer dira?

Kim-en eskutik ko: Uztaila 9, 2022

Zer dira NiMH bateriak? Nikel-metal hidrurozko bateriak bateria kargagarri mota bat dira. Hainbat gailutan erabiltzen dira, autoetatik hasi eta jostailuetaraino smartphone.

Abantaila asko dituzte beste baterien aldean, eta nahiko ezagunak dira horregatik. Baina zer dira benetan?

NiMH baterien historia

Asmakizuna

1967an, Battelle-Genevako Ikerketa Zentroko txinparta distiratsu batzuek garun-uhin bat izan zuten eta NiMH bateria asmatu zuten. Ti2Ni+TiNi+x aleazio sinterizatuen eta NiOOH elektrodoen nahasketa batean oinarritzen zen. Daimler-Benz eta Volkswagen AG inplikatu ziren eta hurrengo bi hamarkadetan bateriaren garapena babestu zuten.

Hobekuntza

70eko hamarkadan, nikel-hidrogeno bateria sateliteen aplikazioetarako merkaturatu zen, eta honek hidruroaren teknologiaren interesa piztu zuen hidrogeno handien biltegiratze alternatiba gisa. Philips Laborategiek eta Frantziako CNRSk energia handiko aleazio hibrido berriak garatu zituzten elektrodo negatiborako lur arraroen metalak barne hartuta. Baina aleazio hauek ez ziren elektrolito alkalinoan egonkorrak, beraz, ez ziren kontsumitzaileentzako egokiak.

Breakthrough

1987an, Willems eta Buschow-ek aurrerapauso bat egin zuten bateriaren diseinuarekin, La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 nahasketa bat erabiltzen zuena. Bateria honek karga-ahalmenaren % 84 mantendu zuen 4000 karga-deskarga zikloren ondoren. Lantanoaren ordez mischmetal erabiltzen zuten aleazio ekonomikoki bideragarriagoak laster garatu ziren.

Kontsumitzaileen kalifikazioa

1989an, kontsumo-mailako lehen NiMH zelulak eskuragarri jarri ziren, eta 1998an, Ovonic Battery Co.-k Ti-Ni aleazio-egitura eta konposizioa hobetu zituen eta haien berrikuntzak patentatu zituen. 2008rako, mundu osoan bi milioi auto hibrido baino gehiago fabrikatu ziren NiMH pilekin.

Ospea

Europar Batasunean, NiMH pilek Ni-Cd pilak ordezkatu zituzten kontsumitzaile eramangarrietarako. Japonian 2010ean, saldutako bateria kargagarri eramangarrien %22 NiMH ziren, eta Suitzan 2009an, estatistika baliokidea %60 ingurukoa zen. Baina portzentaje hori jaitsi egin da denborarekin, litio-ioizko baterien fabrikazioa areagotu delako.

Etorkizuna

2015ean, BASF-k mikroegitura aldatu bat ekoitzi zuen, NiMH bateriak iraunkorragoak izan daitezen, pisu handia aurreztu eta energia espezifikoa kiloko 140 watt-orduko zelulen diseinuan aldaketak ahalbidetuz. Beraz, NiMH baterien etorkizuna argia da!

Nikel-metal hidruro baterien atzean dagoen kimika

Zer da Elektrokimika?

Elektrokimika elektrizitatearen eta erreakzio kimikoen arteko erlazioaren azterketa da. Baterien atzean dagoen zientzia da, eta nikel-metal hidruroa (NiMH) bateriek nola funtzionatzen dute.

NiMH bateria baten barneko erreakzioak

NiMH bateriak bi elektrodoz osatuta daude, positibo bat eta negatibo bat. Bateria barruan gertatzen diren erreakzioak dira funtzionatzen dutenak. Hona hemen gertatzen ari dena:

• Elektrodo negatiboan, ura eta metal bat elektroi batekin konbinatzen dira OH- eta metal hidruro bat sortzeko.
• Elektrodo positiboan, nikel-hidroxidoa sortzen da nikel-hidroxidoa eta OH- bat elektroi batekin konbinatzen direnean.
• Kargatzean, erreakzioak ezkerretik eskuinera mugitzen dira. Deskargan, erreakzioak eskuinetik ezkerrera mugitzen dira.

NiMH bateria baten osagaiak

NiMH bateria baten elektrodo negatiboa konposatu intermetaliko batez osatuta dago. Mota ohikoena AB5 da, lantanoa, cerioa, neodimioa eta praseodimioa bezalako lur arraroen nahasketa bat, nikela, kobaltoa, manganesoa edo aluminioarekin konbinatuta.

NiMH bateria batzuek AB2 konposatuetan oinarritutako elektrodo negatiboko materialak erabiltzen dituzte, titanioa edo banadioa, zirkonioarekin edo nikelearekin konbinatuta, eta kromoarekin, kobaltoarekin, burdinarekin edo manganesoarekin eraldatua.

NiMH bateria baten elektrolitoa potasio hidroxidoa izan ohi da, eta elektrodo positiboa nikel hidroxidoa. Elektrodo negatiboa hidrogenoa da hidruro metaliko interstizial baten moduan. Ehundu gabeko poliolefina bereizteko erabiltzen da.

Beraz, hor daukazue! Orain ezagutzen duzu NiMH baterien atzean dagoen kimika.

Zer da bateria bipolarra?

Zerk egiten ditu bateria bipolarrak bakarrak?

Pila bipolarrak zure bateria estandarrak baino pixka bat desberdinak dira. Polimero solidoko mintz gel-bereizgailu bat erabiltzen dute, elektrolito-sistema likidoetan zirkuitu laburrak gerta ez daitezen laguntzen duena. Horrek aukera bikaina bihurtzen ditu ibilgailu elektrikoetarako, energia asko gorde dezaketelako eta seguru mantentzeko.

Zergatik zaindu behar nituzke bateria bipolarrak?

Energia asko gorde eta seguru mantendu dezakeen bateria baten bila bazabiltza, orduan bateria bipolarra izan daiteke zuretzako aukera egokia. Gero eta ezagunagoak dira ibilgailu elektrikoentzat, beraz, merkatuan bazaude, behin betiko kontuan hartu beharko zenuke bateria bipolarra. Hona hemen zergatik:

• Elektrolito likido-sistemetan zirkuitu laburrak gerta ez daitezen diseinatuta daude.
• Energia asko gorde dezakete, eta ibilgailu elektrikoetarako aproposak dira.
• Gero eta ezagunagoak dira, beraz, kalitatezko produktu bat lortzen ari zarela ziur egon zaitezke.

Zure NiMH bateriak segurtasunez kargatzea

Karga azkarra

Presatuta zaudenean eta NiMH zelulak kargatu behar dituzunean, hobe da bateria adimenduna erabiltzea kargagailua gehiegizko karga saihesteko, eta horrek zelulak kaltetu ditzake. Hona hemen kontuan hartu beharreko zenbait aholku:

• Erabili korronte baxu finko bat, tenporizadorearekin edo gabe.
• Ez kargatu 10-20 ordu baino gehiagotan.
• Erabili karga etengabea C/300-n zure zelulak guztiz kargatuta mantendu behar badituzu.
• Erabili lan-ziklo txikiagoaren ikuspegia autodeskarga naturala konpentsatzeko.

ΔV kargatzeko metodoa

Zelula kalteak saihesteko, kargagailu azkarrek karga-zikloa amaitu behar dute gehiegizko karga gertatu baino lehen. Hona hemen nola egin:

• Kontrolatu tentsio aldaketa denborarekin eta gelditu bateria guztiz kargatuta dagoenean.
• Kontrolatu denborarekiko tentsio-aldaketa eta gelditu zero bihurtzen denean.
• Erabili korronte konstanteko karga-zirkuitu bat.
• Amaitu kargatzea tentsio gorenetik zelula bakoitzeko 5-10 mV jaisten denean.

ΔT kargatzeko metodoa

Metodo honek tenperatura sentsore bat erabiltzen du bateria beteta dagoen detektatzeko. Hona hemen zer egin:

• Erabili korronte konstanteko karga-zirkuitu bat.
• Kontrolatu tenperatura igoeraren abiadura eta gelditu minutuko 1 °C iristen denean.
• Erabili tenperatura mozketa absolutua 60 °C-tan.
• Jarraitu hasierako karga azkarrari karga etengabeko aldi batekin.

Segurtasun Aholkuak

Zure zelulak seguru mantentzeko, hona hemen kontuan hartu beharreko gauza batzuk:

• Erabili berrezarri daitekeen fusible bat zelularekin seriean, bereziki banda bimetalikokoa.
• NiMH zelula modernoek katalizatzaileak dituzte gehiegizko kargak sortutako gasak kudeatzeko.
• Ez erabili 0.1 C-tik gorako karga-korronterik.

Zer da bateria kargagarrietan deskargatzea?

Zer da Alta?

Deskarga bateria kargagarri batek energia askatzeko prozesua da. Bateria deskargatzen denean, batez beste 1.25 voltio askatzen du zelula bakoitzeko, eta gero zelula bakoitzeko 1.0-1.1 voltio ingurura jaisten da.

Zein da isurketaren eragina?

Deskargak hainbat eragin izan ditzake bateria kargagarri batean. Hona hemen ohikoenetako batzuk:

• Zelula anitzeko paketeen erabateko deskargak zelula batean edo gehiagotan alderantzizko polaritatea eragin dezake, eta horrek betiko kalte ditzake.
• Tentsio baxuko atalaseen mozketak kalte itzulezinak eragin ditzakete zelulak tenperatura aldatzen direnean.
• Autodeskarga-tasa asko aldatzen da tenperaturaren arabera, non biltegiratze-tenperatura baxuagoek deskarga motelagoa eta bateriaren iraupena luzatzen duten.

Nola hobetu autodeskarga?

Baterien autodeskarga hobetzeko modu batzuk daude:

• Erabili sulfonatu bereizgailu bat N duten konposatuak kentzeko.
• Erabili azido akriliko txertatutako PP bereizgailu bat bereizgailuan Al- eta Mn-hondakinen eraketa murrizteko.
• Kendu Co eta Mn A2B7 MH aleazioan bereizgailuan hondakinen eraketa murrizteko.
• Elektrolito-kantitatea handitu elektrolitoan hidrogenoaren difusioa murrizteko.
• Kendu Cu duten osagaiak mikro-laburrak murrizteko.
• Erabili PTFE estaldura elektrodo positiboan korrosioa kentzeko.

NiMH bateriak beste mota batzuekin alderatzea

NiMH zelulak vs lehen mailako bateriak

NiMH zelulak dira drainatze handiko gailuetarako, digitalak bezala kamerak, bateria primarioak baino gehiago irauten baitute alkalinoek bezala. Hona hemen zergatik:

• NiMH zelulek barne-erresistentzia txikiagoa dute, hau da, korronte-eskakizun handiagoak kudeatu ditzakete ahalmena galdu gabe.
• AA tamainako bateria alkalinoek 2600 mAh-ko ahalmena eskaintzen dute korronte eskari txikian (25 mA), baina 1300 mAh-ko edukiera soilik 500 mA-ko kargarekin.
• NiMH zelulek korronte maila hauek eman ditzakete gaitasun-galerarik gabe.

NiMH zelulak eta litio-ioizko bateriak

Litio-ioizko bateriak NiMH bateriek baino energia espezifiko handiagoa dute, baina askoz garestiagoak dira. Gainera, tentsio handiagoa sortzen dute (3.2-3.7 V nominala), beraz, tentsioa murrizteko zirkuituak behar dituzu bateria alkalinoen ordezko gisa erabili nahi badituzu.

NiMH bateriaren merkatu-kuota

2005etik aurrera, NiMH bateriak baterien merkatuaren %3 baino ez ziren. Baina iraungo duen bateria baten bila bazabiltza, haiek dira bidea!

NiMH baterien potentzia

Potentzia handiko Ni-MH bateriak

NiMH bateriak energia iturri fidagarri eta indartsu baten bila bazabiltza. AA baterietan erabili ohi dira, eta 1.1-2.8 Ah-ko karga-ahalmen nominala dute 1.2 V-tan. Gainera, 1.5 V-rako diseinatutako gailu asko erabil ditzakete.

NiMH bateriak ibilgailu elektrikoetan eta hibrido-elektrikoetan

NiMH bateriak ibilgailu elektriko eta hibrido-elektrikoetan erabiltzen dira urteak daramatzate. General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix scooter, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid eta Honda Civic Hybrid-en aurki ditzakezu.

NiMH bateriaren asmakuntza

Stanford R. Ovshinsky-k NiMH bateriaren hobekuntza ezagun bat asmatu eta patentatu zuen eta 1982an Ovonic Battery Company sortu zuen. General Motorsek 1994an erosi zuen Ovonics-en patentea eta 1990eko hamarkadaren amaieran, NiMH bateriak arrakastaz erabiltzen ari ziren ibilgailu guztiz elektriko askotan.

NiMH baterien patenteen zama

2000ko urrian, patentea Texacori saldu zitzaion, eta astebete geroago Chevronek erosi zuen Texaco. Chevron-en Cobasys filialak OEM-en eskaera handiei soilik eskaintzen dizkie bateria hauek. Horrek patenteen zama bat sortu zuen automobilgintzako NiMH bateria handientzat.

Beraz, energia iturri fidagarri eta indartsu baten bila bazabiltza, NiMH bateriak dira bidea. Urteak daramatzate ibilgailu elektrikoetan eta hibrido-elektrikoetan erabiltzen, eta oraindik indartsu jarraitzen dute. Gainera, NiMH bateriaren asmakizunarekin, ziur egon zaitezke kalitate onenaren produktua lortzen ari zarela. Orduan, zeren zain zaude? Lortu zure NiMH bateriak gaur!

Zer dira Nickel-Kadmio (NiCAD) bateriak?

Munduko lehen NiCad bateria zientzialari suediar batek asmatu zuen 1899an, eta orduz geroztik, hobekuntza ugari egon dira. Beraz, zertaz osatuta daude bateria hauek?

Osagaiak

NiCAD bateriak hauek osatzen dute:

• Nikel (III) oxido-hidroxido positibo elektrodo plaka bat
• Kadmioko elektrodo negatiboko plaka
• Bereizle bat
• Potasio hidroxidoaren elektrolitoa

erabilerak

NiCAD bateriak hainbat produktutan erabiltzen dira, hala nola:

• Jostailuak
• Larrialdietako argiztapena
• Mediku ekipamendu
• Merkataritza eta industria produktuak
• Maquinillas eléctricas
• Bi norabideko irratiak
• Energia tresnak

Abantailak

NiCAD bateriek abantaila ugari dituzte, hala nola:

• Azkar kargatzen dira eta erraz kargatzen dira
• Biltegiratzeko eta bidaltzeko errazak dira
• Karga kopuru handia har dezakete
• Baina, ingurumenerako kaltegarriak izan daitezkeen metal toxikoak dituzte

Beraz, hor daukazu, NiCAD bateriak zure tramankuluak eta gizmoak pizteko modu bikaina dira, baina amaitutakoan behar bezala botatzen dituzula ziurtatu!

NiMH bateriei buruz jakin behar duzun guztia

NiMH bateriak blokeko ume berriak dira, 1960ko hamarkadaren amaieran garatuak eta 1980ko hamarkadaren amaieran perfekzionatuta. Baina zer dira eta zergatik zaindu behar duzu? Ea begirada bat!

Zer dago NiMH bateria batean?

NiMH bateriak lau osagai nagusiz osatuta daude:

• Nikel hidroxidoaren elektrodo positibo plaka
• Hidrogeno ioi negatiboko elektrodo plaka
• Bereizle bat
• Potasio hidroxidoa bezalako elektrolito alkalinoa

Non erabiltzen dira NiMH bateriak?

NiMH bateriak hainbat produktutan erabiltzen dira, automozioko piletatik hasi eta medikuntzako tresnetara, orrialdeak, telefono mugikorrak, kamerak, kamera digitalak, hortzetako eskuila elektrikoak eta abar.

Zeintzuk dira NiMH baterien abantailak?

NiMH bateriak abantaila ugari dituzte:

• Ahalmen handia beste bateria kargagarri batzuekin alderatuta
• Gehiegizko kargari eta gehiegizko deskargari eusten dio
• Ingurumena errespetatzen duena: kadmioa, merkurioa edo beruna bezalako produktu kimiko arriskutsurik ez
• Moztu elektrizitatea bat-batean murrizketa motela baino

Beraz, bateria fidagarri eta ekologiko baten bila bazabiltza, NiMH da bidea!

Litio eta NiMH bateriak: Zein da aldea?

Zeintzuk dira NiMH bateria paketeentzako aplikaziorik onenak?

Bankua hautsiko ez duen bateria baten bila al zaude? NiMH bateria-paketeak dira bidea! Pakete hauek ezin hobeak dira energia-dentsitate handirik behar ez duten aplikazioetarako, hala nola telefono mugikorrak, gailu medikoak eta ibilgailu elektrikoak. Gainera, ez duzu litio-produktuekin lotutako arrisku potentzialez kezkatu beharrik.

NiMH bateriak ez al dira bere burua deskargatzen eta memoria-efektua izateko joera dute?

NiMH bateriak 1970eko hamarkadaren hasieratik daude eta segurtasun- eta fidagarritasun-erregistro ona dute. Litiozko bateriek bezala Baterien Kudeaketa Sistema (BMS) konplexurik behar ez duten arren, oraindik ere lor dezakezu NiMH paketerako BMS bat gehiago irauten eta zure gailuarekin komunikatzen laguntzeko. Eta ez kezkatu, NiMH pilek ez dute auto-deskargatzen edo memoria-efektua jasaten.

NiMH bateriak litiozko bateriak bezainbeste iraungo al dute?

NiMH bateriek ziklo-bizitza errendimendu ona dute, baina ez dute litiozko bateriek bezainbeste irauten. Hala ere, oraindik aukera bikainak dira irtenbide errentagarri baten bila bazabiltza.

NiMH pertsonalizatutako bateria paketearen itxitura batek aireztapena behar al du litioaren kimikaren antzekoa?

Ez, NiMH bateria-paketeek ez dute aireztapenik behar litioaren kimikak bezala.

Benetan behar al dut NiMH bateria paketerako BMS bat?

Ez, ez duzu BMSrik behar zure NiMH bateriarako, baina lagungarria izan daiteke. BMS batek zure bateriak gehiago irauten eta zure gailuarekin komunikatzen lagun dezake.

Zein da NiMH eta litioaren aldea kostu orokorrean eta bateria-paketearen tamainan?

Kostuari eta tamainari dagokionez, NiMH bateria-paketeak dira bidea! Diseinatzeko eta fabrikatzeko errentagarriagoak dira, eta ez dute BMS konplexurik behar litiozko bateriek bezala. Gainera, ez dute litiozko bateriak bezainbeste leku hartzen, eta, beraz, eremu berean gehiago sar ditzakezu.

Desberdintasunak

Nimh bateriak vs alkalinoak

NiMH eta alkalinoari dagokionez, zure beharren araberakoa da benetan. Energia iturri azkar eta fidagarri baten bila bazabiltza, NiMH bateria kargagarriak dira bidea. 5-10 urte arte iraun dezakete, beraz, epe luzera diru asko aurreztuko duzu. Bestalde, hilabete batzuk iraungo duen drainatze baxuko gailu baterako bateria behar baduzu, erabilera bakarreko bateria alkalinoak dira bidea. Epe laburrean merkeagoak eta erosoagoak dira. Beraz, NiMH eta alkalinoari dagokionez, benetan zure beharren eta aurrekontuaren araberakoa da.

ohiko galderak

NiMH bateriek kargagailu berezirik behar al dute?

Bai, NiMH bateriek kargagailu berezi bat behar dute! NiMH zelulak kargatzea NiCd zelulak baino pixka bat zailagoa da, karga osoa adierazten duten tentsio-gailurra eta ondorengo jaitsiera askoz txikiagoa baita. NiCd kargagailu batekin kargatzen badituzu, zelula gehiegi kargatzeko eta hondatzeko arriskua dago, eta horrek ahalmena murriztea eta bizi-iraupena laburtzea ekar dezake. Beraz, zure NiMH bateriak irautea nahi baduzu, ziurtatu lanerako kargagailu egokia erabiltzen duzula!

Zein da NiMH bateria hau erabiltzeak desabantaila bat?

NiMH bateriak erabiltzea arrastatu samarra izan daiteke. Zukurik gabe geratzen direnean elektrizitatea bat-batean moztu ohi dute, poliki-poliki desagertu beharrean. Gainera, azkar deskargatzen dira. Beraz, pare bat hilabetez tiradera batean uzten baduzu, berriro kargatu beharko duzu berriro erabili aurretik. Eta potentzia handiko edo pultsatuko kargak behar badituzu, adibidez, GSM telefono mugikor digitaletan, transceptor eramangarrietan edo tresna elektrikoetan, hobe duzu NiCad bateria batekin. Beraz, fidagarria eta iraunkorra den bateria baten bila bazabiltza, baliteke beste nonbait bilatu nahi izatea.

Ongi al dago NiMH bateriak guztiz kargatuta uztea?

Bai, guztiz ondo dago NiMH bateriak guztiz kargatuta uztea! Izan ere, mugagabe gorde ditzakezu eta zuku asko edukiko dute erabiltzeko prest zaudenean. Ez da kezkatu behar denborarekin karga galtzen dutelako. Gainera, baxu samarrak direla ikusten baduzu, eman karga/deskarga ziklo pare bat eta berriak bezain onak izango dira. Beraz, aurrera eta utzi NiMH bateria horiek guztiz kargatuta, ez zaie axola!

Zenbat urte iraun dezakete NiMH bateriek?

NiMH bateriek 5 urtera arte iraun dezakete, baina dena gordetzeko moduaren araberakoa da. Gorde itzazu leku lehor batean hezetasun baxuarekin, gas korrosiborik gabe eta -20 °C eta +45 °C arteko tenperatura tartean. Hezetasun handiko edo -20 °C-tik beherako edo +45 °C-tik gorako tenperatura duten leku batean gordetzen badituzu, baliteke herdoila eta bateriaren ihesak izatea. Beraz, zure NiMH bateriak irautea nahi baduzu, ziurtatu leku egokian gordetzen dituzula! Gainera, are gehiago irautea nahi baduzu, kargatu gutxienez urtean behin ihesak eta hondatzeak saihesteko. Beraz, zure NiMH bateriak ondo zaintzen badituzu, 5 urtera arte iraun dezakete.

Ondorioa

NiMH bateriak zure elektronika elikatzeko modu bikaina dira eta gero eta ezagunagoak dira. Fidagarriak, irauten dutenak eta ingurumena errespetatzen dutenak dira eta, beraz, ongi senti zaitezke haiek erabiltzean. Gainera, erraz aurki daitezke eta nahiko merkeak dira. Beraz, zure gailurako bateria berri baten bila bazabiltza, NiMH aukera bikaina da. Gogoratu kargagailu egokia erabiltzen duzula, eta ez ahaztu "NiMH" irribarrez esatea - ziur zure eguna apur bat argiagoa izango duzula!

Kaixo, Kim naiz, ama eta stop-motion zalea naiz komunikabideen sorkuntzan eta web garapenean esperientzia duena. Marrazketarako eta animaziorako zaletasun handia daukat, eta orain stop-motion munduan murgiltzen ari naiz. Nire blogarekin, nire ikasketak zuekin partekatzen ari naiz.