NiMH 電池: それらは何ですか?

キムによって 更新しました： ２０２２年７月１１日

ニッケル水素電池とは? ニッケル水素電池は充電式電池の一種です。 車からおもちゃ、おもちゃまで、さまざまなデバイスで使用されています スマートフォン.

他のタイプのバッテリーに比べて多くの利点があり、そのため非常に人気があります。 しかし、彼らは本当に何ですか？

ニッケル水素電池の歴史

発明

1967 年にさかのぼると、Battelle-Geneva Research Center でいくつかの明るい火花が脳波を発し、NiMH バッテリーを発明しました。 これは、焼結した Ti2Ni+TiNi+x 合金と NiOOH 電極の混合物に基づいていました。 ダイムラー・ベンツとフォルクスワーゲン AG が関与し、その後 XNUMX 年間にわたってバッテリーの開発を後援しました。

改善

70 年代、人工衛星向けのニッケル水素電池が商品化され、かさばる水素貯蔵に代わる水素化物技術への関心が高まりました。 Philips Laboratories とフランスの CNRS は、負極用に希土類金属を組み込んだ新しい高エネルギー ハイブリッド合金を開発しました。 しかし、これらの合金はアルカリ電解液中で安定ではなかったため、消費者向けの使用には適していませんでした。

画期的な

1987 年、Willems と Buschow は、La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 の混合物を使用したバッテリー設計でブレークスルーを達成しました。 このバッテリーは、84 回の充放電サイクル後も充電容量の 4000% を維持していました。 ランタンの代わりにミッシュメタルを使用した、より経済的に実行可能な合金がすぐに開発されました。

コンシューマーグレード

1989 年に最初の民生用 NiMH セルが利用可能になり、1998 年に Ovonic Battery Co. が Ti-Ni 合金の構造と組成を改善し、その技術革新の特許を取得しました。 2008 年までに、世界中で XNUMX 万台以上のハイブリッド車が NiMH バッテリーで製造されました。

人気

欧州連合では、NiMH 電池が携帯用の消費者向けの Ni–Cd 電池に取って代わりました。 日本では 2010 年に販売されたポータブル充電式電池の 22% が NiMH であり、スイスでは 2009 年に同等の統計が約 60% でした。 しかし、リチウムイオン電池の生産が増加したため、この割合は時間の経過とともに低下しました。

未来

2015 年、BASF は NiMH バッテリーの耐久性を高める改良された微細構造を生み出し、セル設計を変更して、重量を大幅に削減し、比エネルギーを 140 キログラムあたり XNUMX ワット時まで増加させました。 ニッケル水素電池の未来は明るい！

ニッケル水素電池の化学

電気化学とは

電気化学は、電気と化学反応の関係を研究する学問です。 これはバッテリーの背後にある科学であり、ニッケル水素 (NiMH) バッテリーのしくみです。

ニッケル水素電池内部の反応

NiMH バッテリーは、プラスとマイナスの XNUMX つの電極で構成されています。 バッテリー内部で起こる反応がバッテリーを機能させます。 何が起こっているかは次のとおりです。

• 負極では、水と金属が電子と結合して OH- と金属水素化物を形成します。
• 正極では、水酸化ニッケルと OH- が電子と結合してオキシ水酸化ニッケルが形成されます。
• 充電中、反応は左から右に移動します。 放電中、反応は右から左に移動します。

NiMH バッテリーのコンポーネント

ニッケル水素電池の負極は、金属間化合物で構成されています。 最も一般的なタイプは、ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジムなどの希土類元素とニッケル、コバルト、マンガン、またはアルミニウムの混合物である AB5 です。

一部の NiMH バッテリーは、チタンまたはバナジウムとジルコニウムまたはニッケルを組み合わせ、クロム、コバルト、鉄、またはマンガンで修飾した AB2 化合物に基づく高容量の負極材料を使用しています。

ニッケル水素電池の電解質は通常水酸化カリウムで、正極は水酸化ニッケルです。 負電極は、侵入型金属水素化物の形の水素です。 分離にはポリオレフィン不織布を使用しています。

それで、あなたはそれを持っています！ これで、NiMH 電池の背後にある化学がわかりました。

バイポーラ電池とは？

バイポーラ電池の特徴とは?

バイポーラ電池は、標準の電池とは少し異なります。 それらは、液体電解質システムでの短絡の発生を防ぐのに役立つ固体高分子膜ゲルセパレーターを使用しています。 多くのエネルギーを蓄え、安全に保つことができるため、電気自動車に最適です。

バイポーラ電池を気にする必要があるのはなぜですか?

多くのエネルギーを蓄え、安全に保つことができるバッテリーを探しているなら、バイポーラバッテリーが最適かもしれません。 電気自動車でますます人気が高まっているため、購入を検討している場合は、バイポーラ バッテリーを検討する必要があります。 理由は次のとおりです。

• それらは、液体電解質システムで短絡が発生するのを防ぐように設計されています。
• 多くのエネルギーを蓄えることができるため、電気自動車に最適です。
• ますます人気が高まっているため、高品質の製品を確実に入手できます。

NiMH バッテリーを安全に充電する

急速充電

急いで NiMH セルを充電する必要がある場合は、スマート バッテリーを使用することをお勧めします。 充電器 細胞を損傷する可能性のある過充電を避けるため。 心に留めておくべきいくつかのヒントを次に示します。

• タイマーの有無にかかわらず、固定低電流を使用します。
• 10 ～ 20 時間以上充電しないでください。
• セルを完全に充電された状態に保つ必要がある場合は、C/300 でトリクル充電を使用します。
• 自然な自己放電を相殺するために、より低いデューティ サイクルのアプローチを使用します。

ΔV充電方式

セルの損傷を防ぐため、急速充電器は過充電が発生する前に充電サイクルを終了する必要があります。 方法は次のとおりです。

• 電圧の経時変化を監視し、バッテリーが完全に充電されたら停止します。
• 時間に対する電圧の変化を監視し、ゼロになったら停止します。
• 定電流充電回路を使用してください。
• 電圧がピーク電圧からセルあたり 5 ～ 10 mV 低下したら、充電を終了します。

ΔT充電方法

この方法では、温度センサーを使用してバッテリーが満タンになったことを検出します。 やるべきことは次のとおりです。

• 定電流充電回路を使用してください。
• 温度上昇率を監視し、1 分あたり XNUMX °C に達したら停止します。
• 60 ° C で絶対温度カットオフを使用します。
• 最初の急速充電に続いて、細流充電を行います。

安全性のヒント

細胞を安全に保つために、次の点に注意してください。

• 特にバイメタル ストリップ タイプの、セルと直列のリセッタブル ヒューズを使用します。
• 最新の NiMH セルには、過充電によって生成されるガスを処理するための触媒が含まれています。
• 0.1 C を超える充電電流を使用しないでください。

二次電池の放電とは？

放電とは？

放電は、充電式バッテリーがエネルギーを放出するプロセスです。 バッテリーが放電されると、セルあたり平均 1.25 ボルトが放出され、その後、セルあたり約 1.0 ～ 1.1 ボルトに低下します。

退院の影響は？

放電は、充電式バッテリーにいくつかの異なる影響を与える可能性があります。 最も一般的なもののいくつかを次に示します。

• マルチセル パックを完全に放電すると、XNUMX つまたは複数のセルで逆極性が発生し、永久的な損傷を受ける可能性があります。
• 低電圧しきい値カットアウトは、セルの温度が変化すると不可逆的な損傷を引き起こす可能性があります。
• 自己放電率は温度によって大きく異なります。保管温度が低いほど、放電が遅くなり、バッテリ寿命が長くなります。

自己放電を改善するには？

充電式バッテリーの自己放電を改善するには、いくつかの方法があります。

• スルホン化セパレーターを使用して、N 含有化合物を除去します。
• アクリル酸グラフト PP セパレーターを使用して、セパレーターの Al および Mn 破片の形成を減らします。
• A2B7 MH 合金の Co と Mn を除去して、セパレーターでの破片の形成を減らします。
• 電解液中の水素拡散を減らすために、電解液の量を増やします。
• Cu 含有コンポーネントを除去して、マイクロショートを減らします。
• 腐食を抑えるために正極に PTFE コーティングを使用します。

ニッケル水素電池を他のタイプと比較する

NiMH セルと一次電池

NiMH セルは、デジタルなどの高ドレイン デバイスに最適な選択肢です。 カメラアルカリ電池のような一次電池より長持ちするからです。 理由は次のとおりです。

• NiMH セルは内部抵抗が低いため、容量を失うことなく、より高い電流需要に対応できます。
• アルカリ AA サイズのバッテリーは、低電流需要 (2600 mA) で 25 mAh の容量を提供しますが、1300 mA 負荷では 500 mAh の容量しかありません。
• NiMH セルは、容量を失うことなくこれらの電流レベルを供給することができます。

NiMH セル vs. リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、NiMH 電池よりも比エネルギーが高いですが、はるかに高価です。 さらに、それらはより高い電圧 (公称 3.2 ～ 3.7 V) を生成するため、アルカリ電池のドロップイン代替品として使用する場合は、電圧を下げる回路が必要です。

ニッケル水素電池の市場シェア

2005 年の時点で、NiMH バッテリーはバッテリー市場のわずか 3% でした。 しかし、長持ちするバッテリーを探しているなら、このバッテリーが最適です。

ニッケル水素電池のパワー

ハイパワーニッケル水素電池

信頼性が高く強力なエネルギー源を探しているなら、ニッケル水素電池が最適です。 一般的に単三電池で使用され、公称充電容量は 1.1 V で 2.8 ～ 1.2 Ah です。さらに、1.5 V 用に設計された多くのデバイスを操作できます。

電気自動車およびハイブリッド電気自動車の NiMH バッテリー

ニッケル水素電池は、電気自動車やハイブリッド電気自動車で長年使用されてきました。 ゼネラル モーターズ EV1、トヨタ RAV4 EV、ホンダ EV プラス、フォード レンジャー EV、ベクトリクス スクーター、トヨタ プリウス、ホンダ インサイト、フォード エスケープ ハイブリッド、シボレー マリブ ハイブリッド、ホンダ シビック ハイブリッドに搭載されています。

ニッケル水素電池の発明

スタンフォード R. オフシンスキーは、NiMH バッテリーの一般的な改良を発明して特許を取得し、1982 年に Ovonic Battery Company を設立しました。General Motors は 1994 年に Ovonics の特許を購入し、1990 年代後半までに、NiMH バッテリーは多くの完全電気自動車で成功裏に使用されていました。

ニッケル水素電池の特許負担

2000 年 XNUMX 月、特許はテキサコに売却され、XNUMX 週間後にテキサコはシェブロンに買収されました。 Chevron の Cobasys 子会社は、これらのバッテリーを大規模な OEM 注文にのみ提供しています。 これにより、大型の自動車用 NiMH バッテリの特許の負担が生じました。

したがって、信頼性が高く強力なエネルギー源を探しているなら、ニッケル水素電池が最適です。 それらは電気自動車やハイブリッド電気自動車で何年も使用されており、今でも強力に機能しています。 さらに、NiMH バッテリーの発明により、最高品質の製品を確実に入手できます。 何を求めている？ NiMH バッテリーを今すぐ手に入れましょう。

ニッケルカドミウム (NiCAD) 電池とは何ですか?

世界初のニカド電池は 1899 年にスウェーデンの科学者によって発明され、それ以来、多くの改良が行われてきました。 では、これらのバッテリーは何でできているのでしょうか?

コンポーネント

NiCAD 電池は次のもので構成されています。

• 酸化水酸化ニッケル（III）正極板
• カドミウム負極板
• セパレーター
• 水酸化カリウム電解質

あなたが使用します

NiCAD 電池は、次のようなさまざまな製品に使用されています。

• トイズ
• 緊急照明
• 医療機器
• 商用および工業用製品
• 電気かみそり
• 双方向ラジオ
• パワーツール

福利厚生

NiCAD バッテリには、次のような多くの利点があります。

• 彼らは急速に充電し、充電が簡単です
• 保管と発送が簡単です。
• 彼らは大量の料金を取ることができます
• しかし、それらは環境に有害な有毒金属を含んでいます

これで、NiCAD バッテリーはガジェットやギズモの電源を入れるのに最適な方法ですが、使い終わったら適切に廃棄するようにしてください。

ニッケル水素電池について知っておくべきこと

NiMH 電池は、1960 年代後半に開発され、1980 年代後半に完成されたブロックの新しい子供です。 しかし、それらは何であり、なぜ気にする必要があるのでしょうか? 見てみましょう！

ニッケル水素電池には何が入っていますか?

NiMH バッテリーは、次の XNUMX つの主要コンポーネントで構成されています。

• 水酸化ニッケル正極板
• 水素イオン負極板
• セパレーター
• 水酸化カリウムのようなアルカリ電解質

NiMH 電池はどこで使用されますか?

ニッケル水素電池は、自動車用電池から医療機器、ポケットベル、携帯電話、ビデオカメラ、デジタル カメラ、電動歯ブラシなど、さまざまな製品に使用されています。

NiMH 電池の利点は何ですか?

NiMH バッテリには多くの利点があります。

• 他の二次電池に比べて大容量
• 過充電・過放電に強い
• 環境に優しい: カドミウム、水銀、鉛などの有害化学物質は使用していません
• ゆっくりと滴り落ちるのではなく、突然電源を切る

信頼性が高く、環境に優しいバッテリーをお探しなら、NiMH が最適です。

リチウム対ニッケル水素電池: 違いは何ですか?

NiMH バッテリ パックの最適なアプリケーションは何ですか?

銀行を壊さないバッテリーパックをお探しですか? NiMH バッテリ パックが最適です。 これらのパックは、携帯電話、医療機器、電気自動車など、超高エネルギー密度を必要としない用途に最適です。 さらに、リチウム製品に関連する潜在的な危険性について心配する必要はありません。

ニッケル水素電池は自己放電せず、メモリ効果を起こしやすいですか?

NiMH バッテリは 1970 年代初頭から存在しており、優れた安全性と信頼性の記録があります。 リチウム電池のように複雑なバッテリ管理システム (BMS) は必要ありませんが、NiMH パックの BMS を入手して、バッテリの寿命を延ばし、デバイスと通信することができます。 NiMH バッテリは自己放電したり、メモリ効果に悩まされることはありません。

ニッケル水素電池はリチウム電池と同じくらい長持ちしますか?

ニッケル水素電池のサイクル寿命は優れていますが、リチウム電池ほど長持ちしません。 ただし、費用対効果の高いソリューションを探している場合は、依然として優れたオプションです。

NiMH カスタム バッテリ パックのエンクロージャには、リチウム化学と同様の通気孔が必要ですか?

いいえ、NiMH バッテリ パックは、リチウム化学のような通気を必要としません。

NiMH バッテリ パック用の BMS は本当に必要ですか?

いいえ、NiMH バッテリ パックに BMS は必要ありませんが、役立つ場合があります。 BMS は、バッテリー パックの寿命を延ばし、デバイスと通信するのに役立ちます。

全体的なコストとバッテリー パック サイズにおける NiMH とリチウムの違いは何ですか?

コストとサイズに関しては、NiMH バッテリ パックが最適です。 設計と製造の費用対効果が高く、リチウム電池のように複雑な BMS を必要としません。 さらに、リチウム電池ほどスペースをとらないため、同じ場所により多くの電池を収めることができます。

違い

Nimh バッテリー対アルカリ

NiMH 対アルカリ性に関しては、実際にはニーズによって異なります。 迅速で信頼性の高い電源を探している場合は、充電式 NiMH バッテリーが最適です。 最長で 5 ～ 10 年は使用できるため、長期的にはかなりの費用を節約できます。 一方、数か月使用できる低消費型デバイス用のバッテリーが必要な場合は、使い捨てのアルカリ乾電池が適しています。 短期的には安くて便利です。 したがって、NiMH 対アルカリ性に関しては、ニーズと予算に大きく依存します。

よくある質問

ニッケル水素電池には特別な充電器が必要ですか?

はい、NiMH バッテリーには特別な充電器が必要です。 NiMH セルの充電は、NiCd セルよりも少しトリッキーです。これは、満充電を知らせる電圧のピークとその後の低下がはるかに小さいためです。 NiCd 充電器で充電すると、過充電やセルの損傷のリスクがあり、容量の低下や寿命の短縮につながる可能性があります。 したがって、NiMH バッテリーを長持ちさせたい場合は、作業に適した充電器を使用してください。

このニッケル水素電池を使用することの欠点は何ですか?

ニッケル水素電池を使うのは少し面倒かもしれません。 ジュースがなくなると、ゆっくりと消えるのではなく、突然電源を切る傾向があります。 さらに、自己放電が早いです。 そのため、引き出しに数か月放置した場合、再び使用するには充電する必要があります。 また、GSM デジタル携帯電話、ポータブル トランシーバー、電動工具などの高出力またはパルス負荷が必要な場合は、NiCad バッテリを使用することをお勧めします。 したがって、信頼性が高く長持ちするバッテリーを探している場合は、他の製品を探すことをお勧めします。

ニッケル水素電池を満充電のまま放置しても大丈夫ですか？

はい、ニッケル水素電池を完全に充電したままにしても問題ありません。 実際、それらを無期限に保管することができ、使用する準備ができたときにまだたくさんのジュースがあります. 時間の経過とともに充電が失われることを心配する必要はありません。 さらに、少し低いことがわかった場合は、数回の充電/放電サイクルを行うだけで、新品同様になります. ですから、NiMH バッテリーを完全に充電したままにしておいてください。

ニッケル水素電池は何年持ちますか?

ニッケル水素電池は最大 5 年間使用できますが、保管方法によって異なります。 湿度が低く、腐食性ガスのない乾燥した場所に、-20°C ～ +45°C の温度範囲で保管してください。 -20℃以下、+45℃以上の高温多湿な場所に保管するとサビや液漏れの原因となります。 したがって、ニッケル水素電池を長持ちさせたい場合は、適切な場所に保管してください。 また、さらに長持ちさせたい場合は、液もれや劣化を防ぐため、5年にXNUMX回以上充電してください。 そのため、NiMH 電池を適切に管理すれば、最大 XNUMX 年間使用できます。

まとめ

ニッケル水素電池は、電子機器に電力を供給する優れた方法であり、ますます人気が高まっています. 信頼性が高く、長持ちし、環境にやさしいので、安心して使用できます。 さらに、それらは見つけやすく、比較的安価です。 そのため、デバイス用の新しいバッテリーを探している場合は、NiMH が最適です。 適切な充電器を使用することを忘れないでください。笑顔で「NiMH」と言うのを忘れないでください。あなたの一日が少し明るくなることは間違いありません!

こんにちは、私はキムです。母親であり、メディア作成と Web 開発のバックグラウンドを持つストップモーション愛好家です。 私は絵を描くこととアニメーションに大きな情熱を持っており、今はストップモーションの世界に真っ向から飛び込んでいます。 私のブログでは、私が学んだことを皆さんと共有しています。