Baterías NiMH: que son?

por Kim Actualizado: Xullo 9, 2022

Que son as baterías NiMH? As baterías de níquel-hidruro metálico son un tipo de batería recargable. Utilízanse en moitos dispositivos diferentes, desde coches ata xoguetes smartphones.

Teñen moitas vantaxes sobre outros tipos de baterías, e por iso son bastante populares. Pero que son realmente?

A historia das baterías NiMH

A Invención

En 1967, algunhas faíscas brillantes no Centro de Investigación Battelle-Geneva tiveron unha onda cerebral e inventaron a batería NiMH. Baseouse nunha mestura de aliaxes sinterizadas Ti2Ni+TiNi+x e electrodos de NiOOH. Daimler-Benz e Volkswagen AG implicáronse e patrocinaron o desenvolvemento da batería durante as próximas dúas décadas.

A Mellora

Nos anos 70, a batería de níquel-hidróxeno foi comercializada para aplicacións satelitales, e isto espertou o interese pola tecnoloxía de hidruro como alternativa ao almacenamento de hidróxeno voluminoso. Os laboratorios Philips e o CNRS de Francia desenvolveron novas aliaxes híbridas de alta enerxía que incorporan metais de terras raras para o electrodo negativo. Pero estas aliaxes non eran estables no electrólito alcalino, polo que non eran aptas para o seu uso.

O Breakthrough

En 1987, Willems e Buschow fixeron un gran avance co seu deseño de batería, que utilizaba unha mestura de La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Esta batería mantivo o 84% da súa capacidade de carga despois de 4000 ciclos de carga-descarga. Axiña desenvolvéronse aliaxes máis económicamente viables que usaban mischmetal en lugar de lantano.

Grao Consumidor

En 1989, puxéronse dispoñibles as primeiras pilas de NiMH para consumo, e en 1998, Ovonic Battery Co. mellorou a estrutura e composición da aliaxe Ti–Ni e patentou as súas innovacións. En 2008, máis de dous millóns de coches híbridos en todo o mundo foron fabricados con baterías de NiMH.

A Popularidade

Na Unión Europea, as baterías de NiMH substituíron ás baterías de Ni-Cd para uso portátil. En Xapón en 2010, o 22% das baterías recargables portátiles vendidas eran de NiMH, e en Suíza, en 2009, a estatística equivalente rondaba o 60%. Pero esta porcentaxe baixou co paso do tempo debido ao aumento da fabricación de baterías de ión-litio.

O futuro

En 2015, BASF produciu unha microestrutura modificada que fixo que as baterías de NiMH fosen máis duradeiras, permitindo cambios no deseño das células que aforraron un peso considerable e aumentaron a enerxía específica ata os 140 vatios-hora por quilogramo. Así que o futuro das baterías NiMH parece brillante!

A química detrás das baterías de níquel e hidruro metálico

Que é a Electroquímica?

A electroquímica é o estudo da relación entre a electricidade e as reaccións químicas. É a ciencia detrás das baterías e é como funcionan as baterías de hidruro de níquel-metal (NiMH).

As reaccións dentro dunha batería NiMH

As baterías de NiMH están formadas por dous electrodos, un positivo e outro negativo. As reaccións que se producen dentro da batería son as que fan que funcione. Aquí está o que está a suceder:

• No electrodo negativo, a auga e un metal combínanse cun electrón para formar un OH- e un hidruro metálico.
• No electrodo positivo, o oxihidróxido de níquel fórmase cando o hidróxido de níquel e un OH- se combinan cun electrón.
• Durante a carga, as reaccións móvense de esquerda a dereita. Durante a descarga, as reaccións móvense de dereita a esquerda.

Os compoñentes dunha batería NiMH

O electrodo negativo dunha batería de NiMH está formado por un composto intermetálico. O tipo máis común é AB5, que é unha mestura de elementos de terras raras como lantano, cerio, neodimio e praseodimio, combinados con níquel, cobalto, manganeso ou aluminio.

Algunhas baterías de NiMH usan materiais de electrodos negativos de maior capacidade baseados en compostos AB2, que son titanio ou vanadio combinados con circonio ou níquel e modificados con cromo, cobalto, ferro ou manganeso.

O electrólito nunha batería de NiMH adoita ser hidróxido de potasio, e o electrodo positivo é hidróxido de níquel. O electrodo negativo é hidróxeno en forma de hidruro metálico intersticial. Para a separación úsase poliolefina non tecida.

Así que aí o tedes! Agora xa coñeces a química detrás das baterías NiMH.

Que é unha batería bipolar?

Que fai que as baterías bipolares sexan únicas?

As baterías bipolares son un pouco diferentes ás súas baterías estándar. Usan un separador de xel de membrana de polímero sólido, que axuda a evitar que se produzan curtocircuítos nos sistemas de electrólitos líquidos. Isto convérteos nunha excelente opción para os vehículos eléctricos, xa que poden almacenar moita enerxía e mantela segura.

Por que me debería preocupar polas baterías bipolares?

Se estás a buscar unha batería que poida almacenar moita enerxía e mantela segura, entón unha batería bipolar pode ser a opción correcta para ti. Cada vez son máis populares para os vehículos eléctricos, polo que se estás a buscar un, definitivamente deberías considerar unha batería bipolar. Aquí tes por que:

• Están deseñados para evitar que se produzan curtocircuítos nos sistemas de electrólitos líquidos.
• Poden almacenar moita enerxía, polo que son ideais para vehículos eléctricos.
• Cada vez son máis populares, polo que podes estar seguro de que estás a conseguir un produto de calidade.

Cargando as súas baterías NiMH de forma segura

Carga rápida

Cando tes présa e necesitas cargar as túas células NiMH, o mellor é usar unha batería intelixente cargador para evitar a sobrecarga, que pode danar as células. Aquí tes algúns consellos para ter en conta:

• Use unha corrente baixa fixa, con ou sen temporizador.
• Non cargues máis de 10-20 horas.
• Use unha carga lenta en C/300 se precisa manter as súas células completamente cargadas.
• Use un enfoque de ciclo de traballo máis baixo para compensar a autodescarga natural.

Método de carga ΔV

Para evitar danos nas células, os cargadores rápidos deben finalizar o seu ciclo de carga antes de que se produza unha sobrecarga. Aquí tes como facelo:

• Controla o cambio de voltaxe co tempo e deténgase cando a batería estea completamente cargada.
• Vixiar o cambio de tensión con respecto ao tempo e parar cando sexa cero.
• Use un circuíto de carga de corrente constante.
• Finalice a carga cando a tensión caia de 5 a 10 mV por célula desde a tensión máxima.

Método de carga ΔT

Este método utiliza un sensor de temperatura para detectar cando a batería está chea. Aquí tes que facer:

• Use un circuíto de carga de corrente constante.
• Controla a taxa de aumento da temperatura e deténgase cando chegue a 1 °C por minuto.
• Use un corte de temperatura absoluto a 60 °C.
• Siga a carga rápida inicial cun período de carga lenta.

Consellos de seguridade

Para manter as túas células seguras, aquí tes algunhas cousas a ter en conta:

• Use un fusible rearmable en serie coa célula, especialmente do tipo de banda bimetálica.
• As pilas modernas de NiMH conteñen catalizadores para manexar os gases producidos pola sobrecarga.
• Non use unha corrente de carga superior a 0.1 C.

Que é a descarga das baterías recargables?

Que é a descarga?

A descarga é o proceso de liberación de enerxía dunha batería recargable. Cando unha batería se descarga, libera unha media de 1.25 voltios por célula, que logo diminúe a uns 1.0-1.1 voltios por célula.

Cal é o impacto da descarga?

A descarga pode ter algúns impactos diferentes nunha batería recargable. Aquí tes algunhas das máis comúns:

• A descarga completa dos paquetes de varias células pode causar polaridade inversa nunha ou máis celas, que poden danalas permanentemente.
• Os cortes do limiar de baixa tensión poden causar danos irreversibles cando as células varían de temperatura.
• A taxa de autodescarga varía moito coa temperatura, onde a temperatura de almacenamento máis baixa leva a unha descarga máis lenta e unha maior duración da batería.

Como mellorar a autodescarga?

Hai algunhas formas de mellorar a autodescarga das baterías recargables:

• Use un separador sulfonado para eliminar compostos que conteñan N.
• Use un separador de PP inxertado con ácido acrílico para reducir a formación de restos de Al e Mn no separador.
• Elimina Co e Mn na aliaxe A2B7 MH para reducir a formación de restos no separador.
• Aumentar a cantidade de electrólito para reducir a difusión do hidróxeno no electrólito.
• Elimina os compoñentes que conteñen Cu para reducir os microcurtos.
• Use revestimento de PTFE no electrodo positivo para suprimir a corrosión.

Comparando baterías NiMH con outros tipos

Células NiMH vs baterías primarias

As células NiMH son a opción ideal para dispositivos de alto consumo, como os dixitais cámaras, porque duran máis que as pilas primarias como as alcalinas. Aquí tes por que:

• As células NiMH teñen unha menor resistencia interna, o que significa que poden soportar demandas de corrente máis altas sen perder capacidade.
• As baterías alcalinas de tamaño AA ofrecen unha capacidade de 2600 mAh con baixa demanda de corrente (25 mA), pero só 1300 mAh cunha carga de 500 mA.
• As células NiMH poden entregar estes niveis actuais sen perda de capacidade.

Células NiMH vs baterías de iones de litio

As baterías de ión-litio teñen unha enerxía específica máis alta que as baterías de NiMH, pero son moito máis caras. Ademais, producen unha tensión máis alta (3.2-3.7 V nominal), polo que necesitas circuítos para reducir a tensión se queres usalos como substituto de pilas alcalinas.

Cota de mercado de baterías NiMH

A partir de 2005, as baterías de NiMH eran só o 3% do mercado de baterías. Pero se estás buscando unha batería que dure, son o camiño a seguir.

O poder das baterías NiMH

Baterías Ni-MH de alta potencia

As baterías de NiMH son o camiño a seguir se estás buscando unha fonte de enerxía fiable e potente. Utilízanse habitualmente en pilas AA e teñen unha capacidade de carga nominal de 1.1-2.8 Ah a 1.2 V. Ademais, poden utilizar moitos dispositivos deseñados para 1.5 V.

Baterías NiMH en vehículos eléctricos e híbridos-eléctricos

As baterías de NiMH utilízanse desde hai anos en vehículos eléctricos e híbridos-eléctricos. Podes atopalos nos modelos General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix scooter, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid e Honda Civic Hybrid.

A invención da batería NiMH

Stanford R. Ovshinsky inventou e patentou unha mellora popular da batería de NiMH e fundou Ovonic Battery Company en 1982. General Motors comprou a patente de Ovonics en 1994 e a finais da década de 1990, as baterías de NiMH estaban sendo usadas con éxito en moitos vehículos totalmente eléctricos.

A carga de patente das baterías NiMH

En outubro de 2000, a patente foi vendida a Texaco, e unha semana despois Texaco foi adquirida por Chevron. A filial de Cobasys de Chevron ofrece estas baterías só para grandes pedidos de OEM. Isto creou unha carga de patente para grandes baterías de NiMH para automóbiles.

Polo tanto, se estás a buscar unha fonte de enerxía fiable e potente, as baterías de NiMH son o camiño a seguir. Levan anos usándose en vehículos eléctricos e híbridos-eléctricos, e aínda seguen sendo fortes. Ademais, coa invención da batería NiMH, podes estar seguro de que estás a conseguir o produto da mellor calidade. Entón, a que estás esperando? Consigue as túas baterías NiMH hoxe!

Que son as baterías de níquel-cadmio (NiCAD)?

A primeira batería de NiCad do mundo foi inventada por un científico sueco en 1899, e desde entón houbo moitas melloras. Entón, de que están feitas estas baterías?

Compoñentes

As baterías NiCAD están compostas por:

• Unha placa de electrodo positivo de hidróxido de níquel (III).
• Unha placa de electrodo negativo de cadmio
• Un separador
• Un electrólito de hidróxido de potasio

Usa

As baterías NiCAD utilízanse nunha gran variedade de produtos, como:

• xoguetes
• Iluminación de emerxencia
• equipos médicos
• Produtos comerciais e industriais
• Navallas eléctricas
• Radios bidireccionais
• Ferramentas eléctricas

Beneficios

As baterías NiCAD teñen moitos beneficios, como:

• Cargan rapidamente e son fáciles de cargar
• Son fáciles de almacenar e enviar
• Poden levar un gran número de cargas
• Pero, si conteñen metais tóxicos que poden ser prexudiciais para o medio ambiente

Así que xa o tes, as baterías NiCAD son unha boa forma de alimentar os teus aparellos e aparellos, pero asegúrate de desfacelos correctamente cando remates.

Todo o que necesitas saber sobre as baterías NiMH

As baterías de NiMH son as novidades do bloque, xa que foron desenvolvidas a finais da década de 1960 e perfeccionadas a finais dos 1980. Pero que son e por que debería importarche? Botámoslle un ollo!

Que hai nunha batería NiMH?

As baterías de NiMH están formadas por catro compoñentes principais:

• Unha placa de electrodo positivo de hidróxido de níquel
• Unha placa de electrodo negativo de ión hidróxeno
• Un separador
• Un electrólito alcalino como o hidróxido de potasio

Onde se usan as baterías NiMH?

As baterías de NiMH utilízanse nunha variedade de produtos, desde baterías de automóbiles ata instrumentos médicos, buscapersonas, teléfonos móbiles, videocámaras, cámaras dixitais, cepillos de dentes eléctricos e moito máis.

Cales son os beneficios das baterías NiMH?

As baterías NiMH veñen con moitas vantaxes:

• Alta capacidade en comparación con outras baterías recargables
• Resiste a sobrecarga e sobrecarga
• Ecolóxico: sen produtos químicos perigosos como cadmio, mercurio ou chumbo
• Corta a enerxía de súpeto en lugar dun goteo lento

Entón, se estás a buscar unha batería fiable e ecolóxica, NiMH é o camiño a seguir.

Baterías de litio vs NiMH: cal é a diferenza?

Cales son as mellores aplicacións para baterías NiMH?

Estás a buscar unha batería que non faga falta? Os paquetes de baterías NiMH son o camiño a seguir! Estes paquetes son perfectos para aplicacións que non requiren unha densidade de enerxía súper alta, como teléfonos móbiles, dispositivos médicos e vehículos eléctricos. Ademais, non tes que preocuparte polos posibles perigos asociados aos produtos de litio.

As baterías NiMH non se autodescargan e son propensas ao efecto memoria?

As baterías de NiMH existen desde principios dos anos 1970 e teñen un bo rexistro de seguridade e fiabilidade. Aínda que non necesitan un sistema de xestión de batería (BMS) complexo como as baterías de litio, aínda podes obter un BMS para o teu paquete de NiMH para que dure máis tempo e se comunique co teu dispositivo. E non te preocupes, as baterías de NiMH non se autodescargan nin sofren o efecto memoria.

Durarán as baterías de NiMH tanto como unha batería de litio?

As baterías de NiMH teñen un bo rendemento de ciclo de vida, pero non duran tanto como as baterías de litio. Non obstante, aínda son unha excelente opción se estás a buscar unha solución rendible.

Un gabinete para baterías personalizadas NiMH precisa unha ventilación similar á química do litio?

Non, as baterías de NiMH non necesitan ventilación como a química de litio.

Realmente necesito un BMS para o paquete de baterías NiMH?

Non, non necesitas un BMS para a túa batería de NiMH, pero pode ser útil. Un BMS pode axudar a que a batería dure máis tempo e a comunicarse co teu dispositivo.

Cal é a diferenza entre NiMH e litio en custo global e tamaño da batería?

Cando se trata de custo e tamaño, as baterías de NiMH son o camiño a seguir. Son máis rendibles de deseñar e fabricar, e non requiren un BMS complexo como as baterías de litio. Ademais, non ocupan tanto espazo como as baterías de litio, polo que podes colocar máis delas na mesma zona.

Diferenzas

Pilas Nimh Vs Alcalinas

Cando se trata de NiMH vs alcalino, realmente depende das túas necesidades. Se estás a buscar unha fonte de enerxía rápida e fiable, entón as baterías recargables de NiMH son o camiño a seguir. Poden durar ata 5-10 anos, polo que aforrarás moito diñeiro a longo prazo. Por outra banda, se necesitas unha batería para un dispositivo de baixo consumo que durará uns meses, entón as pilas alcalinas dun só uso son o camiño a seguir. Son máis baratos e cómodos a curto prazo. Entón, cando se trata de NiMH vs alcalino, realmente depende das túas necesidades e orzamento.

FAQ

As baterías NiMH necesitan un cargador especial?

Si, as baterías NiMH necesitan un cargador especial. Cargar as celas de NiMH é un pouco máis complicada que as de NiCd, xa que o pico de voltaxe e a posterior caída que indica unha carga completa é moito menor. Se os cargas cun cargador de NiCd, corres o risco de sobrecargar e danar a cela, o que pode levar a unha capacidade reducida e unha vida útil máis curta. Entón, se queres que as túas baterías NiMH duren, asegúrate de usar o cargador axeitado para o traballo.

Cal é a desvantaxe de usar estas baterías NiMH?

Usar baterías de NiMH pode ser un pouco complicado. Adoitan cortar a enerxía de súpeto cando se quedan sen zume, en lugar de desaparecer lentamente. Ademais, autodescárganse rapidamente. Polo tanto, se deixas un nun caixón durante un par de meses, terás que recargalo antes de poder utilizalo de novo. E se necesitas cargas de alta potencia ou pulsadas, como en teléfonos móbiles dixitais GSM, transceptores portátiles ou ferramentas eléctricas, é mellor cunha batería NiCad. Polo tanto, se estás a buscar unha batería fiable e de longa duración, quizais queiras buscar noutro lugar.

¿Está ben deixar as baterías NiMH completamente cargadas?

Si, está totalmente ben deixar as baterías NiMH completamente cargadas. De feito, podes gardalos indefinidamente e aínda terán moito zume cando esteas listo para usalos. Non hai que preocuparse de que perdan a súa carga co paso do tempo. Ademais, se atopas que están un pouco baixos, dálles un par de ciclos de carga/descarga e estarán como novos. Así que vai adiante e deixa esas baterías NiMH completamente cargadas: non lles importará!

Cantos anos poden durar as baterías de NiMH?

As baterías de NiMH poden durarche ata 5 anos, pero todo depende de como as almacene. Consérvaos nun lugar seco con pouca humidade, sen gases corrosivos e a unha temperatura de -20 °C a +45 °C. Se os gardas nun lugar con humidade elevada ou temperaturas inferiores a -20 °C ou superiores a +45 °C, podes ter ferruxe e fugas da batería. Entón, se queres que as túas baterías de NiMH duren, asegúrate de gardalas no lugar axeitado. Ademais, se queres que duren aínda máis, cárgaos polo menos unha vez ao ano para evitar fugas e deterioración. Polo tanto, se coida ben as súas baterías de NiMH, poden durarche ata 5 anos.

Conclusión

As baterías de NiMH son unha boa forma de alimentar os teus dispositivos electrónicos e son cada vez máis populares. Son fiables, duradeiros e respectuosos co medio ambiente, polo que podes sentirte ben ao usalos. Ademais, son fáciles de atopar e son relativamente baratos. Polo tanto, se estás a buscar unha batería nova para o teu dispositivo, NiMH é unha excelente opción. Lembra usar o cargador correcto e non esquezas dicir "NiMH" cun sorriso: seguro que o teu día será un pouco máis brillante!

Ola, son Kim, unha nai e unha entusiasta do stop motion con experiencia en creación de medios e desenvolvemento web. Teño unha gran paixón polo debuxo e a animación, e agora estou mergullo de cabeza no mundo do stop motion. Co meu blog, comparto as miñas aprendizaxes con vós.