NiMH-akut: mitä ne ovat?

kirjoittanut kim Päivitetty: Heinäkuu 9, 2022

Mitä NiMH-akut ovat? Nikkelimetallihydridiakut ovat eräänlainen ladattava akku. Niitä käytetään monissa erilaisissa laitteissa autoista leluihin älypuhelimet.

Niillä on paljon etuja muihin akkutyyppeihin verrattuna, ja ne ovat sen vuoksi melko suosittuja. Mutta mitä ne oikeasti ovat?

NiMH-akkujen historia

Keksintö

Vuonna 1967 Battelle-Geneven tutkimuskeskuksen kirkkaat kipinät saivat aivoaallon ja keksivät NiMH-akun. Se perustui sintrattujen Ti2Ni+TiNi+x-seosten ja NiOOH-elektrodien sekoitukseen. Daimler-Benz ja Volkswagen AG osallistuivat ja sponsoroivat akun kehitystä seuraavien kahden vuosikymmenen aikana.

Parannus

70-luvulla nikkeli-vety-akku kaupallistettiin satelliittisovelluksiin, ja tämä herätti kiinnostuksen hydriditeknologiaan vaihtoehtona isolle vedyn varastointille. Philips Laboratories ja ranskalainen CNRS kehittivät uusia korkeaenergisiä hybridiseoksia, jotka sisältävät harvinaisia ​​maametalleja negatiiviseen elektrodiin. Mutta nämä seokset eivät olleet stabiileja emäksisessä elektrolyytissä, joten ne eivät sovellu kuluttajakäyttöön.

Läpimurto

Vuonna 1987 Willems ja Buschow tekivät läpimurron akkusuunnittelullaan, jossa käytettiin La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 seosta. Tämä akku säilytti 84 % latauskapasiteetistaan ​​4000 lataus-purkausjakson jälkeen. Pian kehitettiin taloudellisesti kannattavampia seoksia, joissa käytettiin mischmetallia lantaanin sijasta.

Kuluttajaluokka

Vuonna 1989 ensimmäiset kuluttajaluokan NiMH-kennot tulivat saataville, ja vuonna 1998 Ovonic Battery Co. paransi Ti–Ni-seoksen rakennetta ja koostumusta ja patentoi innovaationsa. Vuoteen 2008 mennessä yli kaksi miljoonaa hybridiautoa valmistettiin maailmanlaajuisesti NiMH-akuilla.

Suosio

Euroopan unionissa NiMH-akut korvasivat Ni-Cd-akut kannettavassa kuluttajakäytössä. Japanissa vuonna 2010 22 % myydyistä kannettavista ladattavista akuista oli NiMH-akkuja, ja Sveitsissä vuonna 2009 vastaava tilasto oli noin 60 %. Mutta tämä prosenttiosuus on laskenut ajan myötä litiumioniakkujen tuotannon lisääntymisen vuoksi.

Tulevaisuus

Vuonna 2015 BASF tuotti muunnetun mikrorakenteen, joka teki NiMH-akuista kestävämpiä, mikä mahdollisti muutoksia kennojen suunnitteluun, mikä säästää huomattavasti painoa ja nosti ominaisenergian 140 wattituntiin kiloa kohden. Joten NiMH-akkujen tulevaisuus näyttää valoisalta!

Nikkelimetallihydridiakkujen takana oleva kemia

Mikä on sähkökemia?

Sähkökemia on tutkimus sähkön ja kemiallisten reaktioiden välisestä suhteesta. Se on akkujen taustalla oleva tiede, ja näin nikkelimetallihydridiakut (NiMH) toimivat.

Reaktiot NiMH-akun sisällä

NiMH-akut koostuvat kahdesta elektrodista, positiivisesta ja negatiivisesta. Akun sisällä tapahtuvat reaktiot saavat sen toimimaan. Tässä on mitä tapahtuu:

• Negatiivisella elektrodilla vesi ja metalli yhdistyvät elektronin kanssa muodostaen OH- ja metallihydridin.
• Positiivisella elektrodilla muodostuu nikkelioksihydroksidia, kun nikkelihydroksidi ja OH- yhdistyvät elektronin kanssa.
• Latauksen aikana reaktiot liikkuvat vasemmalta oikealle. Purkauksen aikana reaktiot liikkuvat oikealta vasemmalle.

NiMH-akun osat

NiMH-akun negatiivinen elektrodi koostuu metallien välisestä yhdisteestä. Yleisin tyyppi on AB5, joka on seos harvinaisten maametallien alkuaineita, kuten lantaania, ceriumia, neodyymiä ja praseodyymiä yhdistettynä nikkeliin, kobolttiin, mangaaniin tai alumiiniin.

Joissakin NiMH-akuissa käytetään suuremman kapasiteetin negatiivisia elektrodimateriaaleja, jotka perustuvat AB2-yhdisteisiin, jotka ovat titaania tai vanadiinia yhdistettynä zirkoniumiin tai nikkeliin ja modifioituja kromilla, koboltilla, raudalla tai mangaanilla.

NiMH-akun elektrolyytti on yleensä kaliumhydroksidia ja positiivinen elektrodi on nikkelihydroksidia. Negatiivinen elektrodi on vety, joka on interstitiaalisen metallihydridin muodossa. Erotukseen käytetään kuitukangaspolyolefiinia.

Joten siinä se on! Nyt tiedät NiMH-akkujen taustalla olevan kemian.

Mikä on bipolaarinen akku?

Mikä tekee bipolaarisista paristoista ainutlaatuisia?

Bipolaariset paristot ovat hieman erilaisia ​​kuin tavalliset akut. Niissä käytetään kiinteää polymeerikalvoa olevaa geelinerotinta, joka auttaa estämään oikosulkuja neste-elektrolyyttijärjestelmissä. Tämä tekee niistä erinomaisen valinnan sähköajoneuvoihin, koska ne voivat varastoida paljon energiaa ja pitää sen turvassa.

Miksi minun pitäisi välittää bipolaarisista paristoista?

Jos etsit akkua, joka voi varastoida paljon energiaa ja pitää sen turvassa, kaksinapainen akku saattaa olla oikea valinta sinulle. Niistä on tulossa yhä suositumpia sähköajoneuvoissa, joten jos etsit sellaista, sinun kannattaa ehdottomasti harkita bipolaarista akkua. Tässä syy:

• Ne on suunniteltu estämään oikosulkuja neste-elektrolyyttijärjestelmissä.
• Ne voivat varastoida paljon energiaa, joten ne sopivat ihanteellisesti sähköajoneuvoihin.
• Niistä on tulossa yhä suositumpia, joten voit olla varma, että saat laadukkaan tuotteen.

Lataa NiMH-akut turvallisesti

Pikalataus

Kun sinulla on kiire ja sinun on ladattava NiMH-kennojasi, on parasta käyttää älykästä akkua laturi ylilatauksen välttämiseksi, mikä voi vahingoittaa kennoja. Tässä on joitain vinkkejä, jotka kannattaa pitää mielessä:

• Käytä kiinteää pientä virtaa ajastimella tai ilman.
• Älä lataa yli 10-20 tuntia.
• Käytä virtauslatausta C/300, jos haluat pitää solusi täyteen ladatussa tilassa.
• Käytä matalampaa käyttösuhdetta kompensoidaksesi luonnollisen itsepurkauksen.

ΔV-latausmenetelmä

Kennovaurioiden estämiseksi pikalaturien on lopetettava latausjaksonsa ennen ylilatausta. Voit tehdä sen seuraavasti:

• Seuraa jännitteen muutosta ajan myötä ja lopeta, kun akku on latautunut täyteen.
• Tarkkaile jännitteen muutosta ajan suhteen ja lopeta, kun se nollautuu.
• Käytä vakiovirtalatauspiiriä.
• Lopeta lataus, kun jännite putoaa 5-10 mV kennoa kohti huippujännitteestä.

ΔT-latausmenetelmä

Tämä menetelmä käyttää lämpötila-anturia havaitsemaan, kun akku on täynnä. Toimi seuraavasti:

• Käytä vakiovirtalatauspiiriä.
• Seuraa lämpötilan nousunopeutta ja lopeta, kun se saavuttaa 1 °C minuutissa.
• Käytä absoluuttista lämpötilakatkaisua 60 °C:ssa.
• Seuraa ensimmäistä nopeaa latausta ja suorita lyhyt latausjakso.

Turvallisuusvinkkejä

Pidä mielessäsi seuraavat asiat, jotta voit pitää solusi turvassa:

• Käytä nollattavaa sulaketta sarjassa kennon kanssa, erityisesti bimetallinauhatyyppistä sulaketta.
• Nykyaikaiset NiMH-kennot sisältävät katalyyttejä, jotka käsittelevät ylilatauksen aiheuttamia kaasuja.
• Älä käytä yli 0.1 C:n latausvirtaa.

Mitä on ladattavien akkujen purkautuminen?

Mikä on Purkaus?

Purkautuminen on prosessi, jossa ladattava akku vapauttaa energiaa. Kun akku tyhjenee, se vapauttaa keskimäärin 1.25 volttia per kenno, joka sitten laskee noin 1.0-1.1 volttiin per kenno.

Mikä on purkamisen vaikutus?

Purkauksella voi olla useita erilaisia ​​vaikutuksia ladattavaan akkuun. Tässä on joitain yleisimmistä:

• Monikennopakkausten täydellinen purkautuminen voi aiheuttaa käänteisen napaisuuden yhdessä tai useammassa kennossa, mikä voi vahingoittaa niitä pysyvästi.
• Matalajännitekynnyksen katkaisut voivat aiheuttaa peruuttamattomia vahinkoja, kun kennojen lämpötila vaihtelee.
• Itsepurkautumisnopeus vaihtelee suuresti lämpötilan mukaan, jolloin alhaisempi varastointilämpötila johtaa hitaampaan purkaukseen ja pidempään akun käyttöikään.

Kuinka parantaa itsepurkautumista?

On olemassa muutamia tapoja parantaa ladattavien akkujen itsepurkautumista:

• Käytä sulfonoitua erotinta N-pitoisten yhdisteiden poistamiseen.
• Käytä akryylihappooksastettua PP-erotinta vähentääksesi Al- ja Mn-jätteen muodostumista erottimessa.
• Poista Co ja Mn A2B7 MH-seoksesta vähentääksesi roskien muodostumista erottimessa.
• Lisää elektrolyytin määrää vähentääksesi vedyn diffuusiota elektrolyytissä.
• Poista Cu-pitoiset komponentit mikro-oikosulun vähentämiseksi.
• Käytä PTFE-pinnoitetta positiivisessa elektrodissa korroosion estämiseksi.

NiMH-akkujen vertailu muihin tyyppeihin

NiMH-kennot vs. ensisijaiset akut

NiMH-kennot ovat paras valinta paljon kuluttaviin laitteisiin, kuten digitaalisiin laitteisiin kamerat, koska ne kestävät pidempään kuin alkaliparistot. Tässä syy:

• NiMH-kennoissa on pienempi sisäinen vastus, mikä tarkoittaa, että ne kestävät suurempia virtavaatimuksia menettämättä kapasiteettia.
• AA-kokoiset alkaliparistot tarjoavat 2600 mAh:n kapasiteetin alhaisella virrantarpeella (25 mA), mutta vain 1300 mAh:n kapasiteettia 500 mA:n kuormalla.
• NiMH-kennot voivat toimittaa nämä virtatasot ilman kapasiteetin menetystä.

NiMH-kennot vs. litiumioniakut

Litiumioniakuilla on korkeampi ominaisenergia kuin NiMH-akuilla, mutta ne ovat paljon kalliimpia. Lisäksi ne tuottavat korkeamman jännitteen (3.2–3.7 V nimellisarvo), joten tarvitset virtapiirit jännitteen alentamiseksi, jos haluat käyttää niitä alkaliparistojen tilalle.

NiMH-akkujen markkinaosuus

Vuodesta 2005 lähtien NiMH-akut olivat vain 3 % akkumarkkinoista. Mutta jos etsit akkua, joka kestää, ne ovat oikea tapa!

NiMH-akkujen teho

Tehokkaat Ni-MH-akut

NiMH-akut ovat oikea tapa, jos etsit luotettavaa ja tehokasta energianlähdettä. Niitä käytetään yleisesti AA-akuissa, ja niiden nimellinen latauskapasiteetti on 1.1–2.8 Ah 1.2 V:lla. Lisäksi ne voivat käyttää monia laitteita, jotka on suunniteltu 1.5 V:n jännitteelle.

NiMH-akut sähkö- ja hybridi-sähköajoneuvoissa

NiMH-akkuja on käytetty sähkö- ja hybridisähköajoneuvoissa jo vuosia. Löydät ne General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix skootteri, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid ja Honda Civic Hybrid.

NiMH-akun keksintö

Stanford R. Ovshinsky keksi ja patentoi suositun NiMH-akun parannuksen ja perusti Ovonic Battery Companyn vuonna 1982. General Motors osti Ovonicsin patentin vuonna 1994, ja 1990-luvun lopulla NiMH-akkuja käytettiin menestyksekkäästi monissa täysin sähköautoissa.

NiMH-akkujen patenttirajoitus

Lokakuussa 2000 patentti myytiin Texacolle, ja viikkoa myöhemmin Chevron osti Texacon. Chevronin Cobasysin tytäryhtiö toimittaa näitä akkuja vain suuriin OEM-tilauksiin. Tämä loi patenttirasituksen suurille autojen NiMH-akuille.

Joten jos etsit luotettavaa ja tehokasta energianlähdettä, NiMH-akut ovat oikea tapa. Niitä on käytetty sähkö- ja hybridisähköajoneuvoissa vuosia, ja ne ovat edelleen vahvoja. Lisäksi NiMH-akun keksimisen ansiosta voit olla varma, että saat parhaan laadun tuotteen. Joten, mitä sinä odotat? Hanki NiMH-akut jo tänään!

Mitä ovat nikkelikadmium (NiCAD) -akut?

Maailman ensimmäisen NiCad-akun keksi ruotsalainen tiedemies jo vuonna 1899, ja sen jälkeen on tehty paljon parannuksia. Mistä nämä paristot sitten on tehty?

komponentit

NiCAD-akut koostuvat:

• Nikkeli(III)oksidi-hydroksidipositiivinen elektrodilevy
• Kadmiumnegatiivinen elektrodilevy
• Erotin
• Kaliumhydroksidielektrolyytti

käytät

NiCAD-akkuja käytetään monenlaisissa tuotteissa, kuten:

• Lelut
• Hätävalaistus
• lääketieteelliset laitteet
• Kaupalliset ja teolliset tuotteet
• Sähkökäyttöiset partakoneet
• Kaksisuuntainen radio
• Sähkötyökalut

Hyödyt

NiCAD-akuilla on monia etuja, kuten:

• Ne latautuvat nopeasti ja ne on helppo ladata
• Ne on helppo säilyttää ja lähettää
• Ne voivat ottaa suuren määrän maksuja
• Mutta ne sisältävät myrkyllisiä metalleja, jotka voivat olla haitallisia ympäristölle

Siinäpä se, NiCAD-akut ovat loistava tapa saada virtaa laitteillesi ja laitteillesi, mutta varmista, että hävität ne oikein, kun olet valmis!

Kaikki mitä sinun tulee tietää NiMH-akuista

NiMH-akut ovat sarjan uusia lapsia, jotka on kehitetty 1960-luvun lopulla ja täydennetty 1980-luvun lopulla. Mutta mitä ne ovat ja miksi sinun pitäisi välittää? Katsotaanpa!

Mitä NiMH-akussa on?

NiMH-akut koostuvat neljästä pääkomponentista:

• Nikkelihydroksidipositiivinen elektrodilevy
• Vetyioni negatiivinen elektrodilevy
• Erotin
• Alkalinen elektrolyytti, kuten kaliumhydroksidi

Missä NiMH-akkuja käytetään?

NiMH-akkuja käytetään monissa tuotteissa autojen akuista lääketieteellisiin instrumentteihin, hakulaitteihin, matkapuhelimiin, videokameroihin, digitaalikameroihin, sähköhammasharjoihin ja muihin.

Mitkä ovat NiMH-akkujen edut?

NiMH-akuissa on paljon etuja:

• Suuri kapasiteetti verrattuna muihin ladattaviin akkuihin
• Kestää ylilatausta ja ylipurkausta
• Ympäristöystävällinen: ei vaarallisia kemikaaleja, kuten kadmiumia, elohopeaa tai lyijyä
• Katkaise virta äkillisesti hitaan valumisen sijaan

Joten jos etsit luotettavaa, ympäristöystävällistä akkua, NiMH on oikea tapa!

Litium vs NiMH-akut: mikä ero on?

Mitkä ovat parhaat sovellukset NiMH-akuille?

Etsitkö akkua, joka ei riko pankkia? NiMH-akut ovat oikea tapa! Nämä pakkaukset sopivat täydellisesti sovelluksiin, jotka eivät vaadi erittäin suurta energiatiheyttä, kuten matkapuhelimiin, lääketieteellisiin laitteisiin ja sähköajoneuvoihin. Lisäksi sinun ei tarvitse huolehtia litiumtuotteisiin liittyvistä mahdollisista vaaroista.

Eivätkö NiMH-akut purkaudu itsestään ja ovat alttiita muistiefektille?

NiMH-akut ovat olleet käytössä 1970-luvun alusta lähtien, ja niillä on hyvä turvallisuus- ja luotettavuushistoria. Vaikka he eivät tarvitse monimutkaista akunhallintajärjestelmää (BMS), kuten litiumakut tarvitsevat, voit silti hankkia NiMH-pakkaukseesi BMS-järjestelmän, joka auttaa sitä kestämään pidempään ja kommunikoimaan laitteesi kanssa. Ja älä huoli, NiMH-akut eivät purkaudu itsestään tai kärsi muistiefektistä.

Kestävätkö NiMH-akut yhtä kauan kuin litiumparistot?

NiMH-akuilla on hyvä käyttöikä, mutta ne eivät kestä yhtä kauan kuin litiumakut. Ne ovat kuitenkin edelleen loistava vaihtoehto, jos etsit kustannustehokasta ratkaisua.

Tarvitseeko mukautetun NiMH-akun kotelo ilmanvaihtoa, joka on samanlainen kuin litiumkemia?

Ei, NiMH-akut eivät tarvitse tuuletusta, kuten litiumkemia.

Tarvitsenko todella BMS:n NiMH-akkupakkaukselle?

Ei, et tarvitse BMS:ää NiMH-akkuun, mutta siitä voi olla apua. BMS voi auttaa akkua kestämään pidempään ja kommunikoimaan laitteesi kanssa.

Mitä eroa on NiMH:lla ja litiumilla kokonaiskustannuksissa ja akun koossa?

Mitä tulee hintaan ja kokoon, NiMH-akut ovat oikea tapa! Ne ovat kustannustehokkaampia suunnitella ja valmistaa, eivätkä ne vaadi monimutkaista BMS:ää, kuten litiumakut. Lisäksi ne eivät vie yhtä paljon tilaa kuin litiumparistot, joten voit sijoittaa niitä samalle alueelle.

Erot

Nimh-akut vs alkaliparistot

Mitä tulee NiMH vs. alkalinen, se riippuu todella tarpeistasi. Jos etsit nopeaa ja luotettavaa virtalähdettä, ladattavat NiMH-akut ovat oikea tapa. Ne voivat kestää jopa 5-10 vuotta, joten säästät tonnin rahaa pitkällä aikavälillä. Toisaalta, jos tarvitset pariston vähän kuluttavaan laitteeseen, joka kestää muutaman kuukauden, kertakäyttöiset alkaliparistot ovat oikea tapa. Ne ovat halvempia ja kätevämpiä lyhyellä aikavälillä. Joten kun on kyse NiMH:sta vs. alkalinen, se riippuu todella tarpeistasi ja budjetistasi.

FAQ

Tarvitsevatko NiMH-akut erityistä laturia?

Kyllä, NiMH-akut tarvitsevat erityisen laturin! NiMH-kennojen lataaminen on hieman hankalampaa kuin NiCd-kennoissa, koska jännitteen huippu ja sitä seuraava lasku, joka ilmaisee täyden latauksen, on paljon pienempi. Jos lataat niitä NiCd-laturilla, vaarana on ylilatautuminen ja kenno vaurioituminen, mikä voi johtaa kapasiteetin vähenemiseen ja lyhyempään käyttöikään. Joten jos haluat NiMH-akkujen kestävän, varmista, että käytät työhön oikeaa laturia!

Mitä haittaa näiden NiMH-akkujen käytöstä on?

NiMH-akkujen käyttö voi olla hieman raskasta. Niillä on taipumus katkaista virtaa äkillisesti, kun mehu loppuu, sen sijaan, että ne hiipuisivat hitaasti. Lisäksi ne purkautuvat nopeasti itsestään. Joten jos jätät sellaisen laatikkoon pariksi kuukaudeksi, sinun on ladattava se ennen kuin voit käyttää sitä uudelleen. Ja jos tarvitset suuritehoisia tai pulssikuormia, kuten digitaalisissa GSM-matkapuhelimissa, kannettavissa lähetin-vastaanottimissa tai sähkötyökaluissa, sinun on parempi käyttää NiCad-akkua. Joten jos etsit akkua, joka on luotettava ja pitkäikäinen, sinun kannattaa etsiä muualta.

Voiko NiMH-akut jättää täyteen ladattuna?

Kyllä, NiMH-akut kannattaa jättää täyteen ladattuna! Itse asiassa voit säilyttää niitä loputtomiin, ja niissä on silti runsaasti mehua, kun olet valmis käyttämään niitä. Ei tarvitse huolehtia siitä, että he menettävät latauksensa ajan myötä. Lisäksi, jos huomaat, että ne ovat vähän alhaisia, anna niille pari lataus-/purkausjaksoa, niin ne ovat kuin uusia. Joten mene eteenpäin ja jätä ne NiMH-akut täyteen ladattaviksi – niitä ei haittaa!

Kuinka monta vuotta NiMH-akut kestävät?

NiMH-akut kestävät jopa 5 vuotta, mutta kaikki riippuu siitä, kuinka säilytät ne. Säilytä ne kuivassa paikassa, jossa on alhainen kosteus, ilman syövyttäviä kaasuja ja lämpötila-alueella -20°C - +45°C. Jos säilytät niitä paikassa, jossa on korkea kosteus tai lämpötila alle -20 °C tai yli +45 °C, saatat päätyä ruosteeseen ja akkuvuotoon. Joten jos haluat NiMH-akkujen kestävän, varmista, että säilytät niitä oikeassa paikassa! Lisäksi, jos haluat niiden kestävän vielä pidempään, lataa ne vähintään kerran vuodessa vuotojen ja huonontumisen estämiseksi. Joten jos pidät NiMH-akuistasi hyvää huolta, ne voivat kestää jopa 5 vuotta.

Yhteenveto

NiMH-akut ovat loistava tapa saada virtaa elektroniikasta, ja niistä on tulossa yhä suositumpia. Ne ovat luotettavia, pitkäikäisiä ja ympäristöystävällisiä, joten voit tuntea olosi hyväksi niiden käytössä. Lisäksi niitä on helppo löytää ja ne ovat suhteellisen edullisia. Joten jos etsit uutta akkua laitteellesi, NiMH on loistava valinta. Muista vain käyttää oikeaa laturia, äläkä unohda sanoa "NiMH" hymyillen – se tekee päivästäsi varmasti hieman valoisamman!

Hei, olen Kim, äiti ja stop-motion-harrastaja, jolla on tausta median luomisesta ja verkkokehityksestä. Minulla on valtava intohimo piirtämiseen ja animaatioon, ja nyt sukeltan pää edellä stop-motion-maailmaan. Blogissani jaan oppimani kanssanne.