NiMH baterijos: kas tai yra?

pagal kim Atnaujinta: Liepa 9, 2022

Kas yra NiMH baterijos? Nikelio-metalo hidrido baterijos yra įkraunamų baterijų tipas. Jie naudojami daugelyje skirtingų įrenginių, pradedant automobiliais ir baigiant žaislais smartphonach.

Jie turi daug pranašumų, palyginti su kitų tipų baterijomis, ir dėl to yra gana populiarūs. Bet kas jie iš tikrųjų?

NiMH baterijų istorija

Išradimas

1967 m. kai kurios ryškios kibirkštys Battelle-Ženevos tyrimų centre sukėlė smegenų bangą ir išrado NiMH bateriją. Jis buvo pagrįstas sukepintų Ti2Ni+TiNi+x lydinių ir NiOOH elektrodų mišiniu. Daimler-Benz ir Volkswagen AG įsitraukė ir rėmė akumuliatoriaus kūrimą per ateinančius du dešimtmečius.

Tobulėjimas

Aštuntajame dešimtmetyje nikelio-vandenilio baterija buvo parduodama palydovinėms reikmėms, ir tai sukėlė susidomėjimą hidrido technologija kaip alternatyva didelių gabaritų vandenilio saugojimui. „Philips Laboratories“ ir Prancūzijos CNRS sukūrė naujus didelės energijos hibridinius lydinius, kuriuose neigiamam elektrodui naudojami retųjų žemių metalai. Tačiau šie lydiniai nebuvo stabilūs šarminiame elektrolite, todėl jie nebuvo tinkami vartotojams.

Proveržis

1987 m. Willems ir Buschow padarė proveržį su savo baterijų konstrukcija, kurioje buvo naudojamas La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 mišinys. Po 84 įkrovimo-iškrovimo ciklų ši baterija išlaikė 4000% savo įkrovimo talpos. Netrukus buvo sukurti ekonomiškai perspektyvesni lydiniai, kuriuose vietoj lantano naudojamas mischmetal.

Vartotojo klasė

1989 m. pasirodė pirmosios vartotojams skirtos NiMH ląstelės, o 1998 m. Ovonic Battery Co. patobulino Ti-Ni lydinio struktūrą ir sudėtį bei patentavo jų naujoves. Iki 2008 m. daugiau nei du milijonai hibridinių automobilių visame pasaulyje buvo pagaminti su NiMH akumuliatoriais.

Populiarumas

Europos Sąjungoje NiMH baterijos pakeitė Ni–Cd baterijas nešiojamam vartotojų naudojimui. 2010 m. Japonijoje 22 % parduotų nešiojamųjų įkraunamų baterijų buvo NiMH, o 2009 m. Šveicarijoje lygiavertė statistika buvo apie 60 %. Tačiau laikui bėgant šis procentas sumažėjo dėl padidėjusios ličio jonų baterijų gamybos.

Ateitis

2015 m. BASF pagamino modifikuotą mikrostruktūrą, dėl kurios NiMH baterijos tapo patvaresnės, todėl buvo galima pakeisti elementų konstrukciją, taip sutaupant daug svorio ir padidinus savitąją energiją iki 140 vatvalandžių vienam kilogramui. Taigi NiMH baterijų ateitis atrodo šviesi!

Nikelio-metalo hidrido baterijų chemija

Kas yra Elektrochemija?

Elektrochemija yra elektros ir cheminių reakcijų ryšio tyrimas. Tai yra baterijų mokslas ir tai, kaip veikia nikelio-metalo hidrido (NiMH) baterijos.

Reakcijos NiMH baterijos viduje

NiMH baterijos sudarytos iš dviejų elektrodų – teigiamo ir neigiamo. Akumuliatoriaus viduje vykstančios reakcijos lemia jos veikimą. Štai kas vyksta:

• Prie neigiamo elektrodo vanduo ir metalas susijungia su elektronu ir sudaro OH- ir metalo hidridą.
• Prie teigiamo elektrodo nikelio oksihidroksidas susidaro, kai nikelio hidroksidas ir OH- susijungia su elektronu.
• Įkrovimo metu reakcijos juda iš kairės į dešinę. Iškrovimo metu reakcijos juda iš dešinės į kairę.

NiMH baterijos komponentai

Neigiamas NiMH akumuliatoriaus elektrodas yra sudarytas iš intermetalinio junginio. Labiausiai paplitęs tipas yra AB5, kuris yra retųjų žemių elementų, pvz., lantano, cerio, neodimio ir prazeodimio, mišinys kartu su nikeliu, kobaltu, manganu arba aliuminiu.

Kai kuriose NiMH baterijose naudojamos didesnės talpos neigiamų elektrodų medžiagos, kurių pagrindą sudaro AB2 junginiai, kurie yra titanas arba vanadis, sujungtas su cirkoniu arba nikeliu ir modifikuotas chromu, kobaltu, geležimi arba manganu.

NiMH akumuliatoriaus elektrolitas paprastai yra kalio hidroksidas, o teigiamas elektrodas yra nikelio hidroksidas. Neigiamas elektrodas yra vandenilis intersticinio metalo hidrido pavidalu. Atskyrimui naudojamas neaustinis poliolefinas.

Taigi jūs turite tai! Dabar žinote NiMH baterijų chemiją.

Kas yra dvipolis akumuliatorius?

Kuo bipolinės baterijos yra unikalios?

Dvipolės baterijos šiek tiek skiriasi nuo standartinių baterijų. Jie naudoja kietos polimerinės membranos gelio separatorių, kuris padeda išvengti trumpųjų jungimų skysčio ir elektrolitų sistemose. Dėl to jie yra puikus pasirinkimas elektra varomoms transporto priemonėms, nes gali sukaupti daug energijos ir saugoti ją.

Kodėl turėčiau rūpintis bipolinėmis baterijomis?

Jei ieškote baterijos, kurioje būtų galima sukaupti daug energijos ir ją saugoti, dvipolis akumuliatorius gali būti jums tinkamas pasirinkimas. Jie tampa vis populiaresni elektra varomoms transporto priemonėms, taigi, jei ieškote tokio, tikrai turėtumėte pagalvoti apie dvipolį akumuliatorių. Štai kodėl:

• Jie skirti užkirsti kelią trumpiesiems jungimams skysčių ir elektrolitų sistemose.
• Jie gali sukaupti daug energijos, todėl idealiai tinka elektrinėms transporto priemonėms.
• Jie tampa vis populiaresni, todėl galite būti tikri, kad gausite kokybišką produktą.

Saugus NiMH baterijų įkrovimas

Greitas įkrovimas

Kai skubate ir reikia įkrauti NiMH elementus, geriausia naudoti išmanųjį akumuliatorių įkroviklis kad būtų išvengta perkrovimo, kuris gali pažeisti ląsteles. Štai keletas patarimų, kuriuos reikia atsiminti:

• Naudokite fiksuotą žemą srovę su laikmačiu arba be jo.
• Nekraukite ilgiau nei 10-20 valandų.
• Jei norite, kad jūsų elementai būtų visiškai įkrauti, naudokite C/300 įkrovimą.
• Norėdami kompensuoti natūralų savaiminį išsikrovimą, naudokite mažesnio darbo ciklo metodą.

ΔV įkrovimo būdas

Kad būtų išvengta elementų pažeidimo, greitieji įkrovikliai turi nutraukti įkrovimo ciklą prieš įvykstant perkrovimui. Štai kaip tai padaryti:

• Stebėkite įtampos pokytį laikui bėgant ir sustokite, kai baterija visiškai įkrauta.
• Stebėkite įtampos pokytį laiko atžvilgiu ir sustokite, kai jis tampa lygus nuliui.
• Naudokite nuolatinės srovės įkrovimo grandinę.
• Nutraukite įkrovimą, kai įtampa nukrenta 5-10 mV viename elemente nuo didžiausios įtampos.

ΔT įkrovimo būdas

Šis metodas naudoja temperatūros jutiklį, kad nustatytų, kada baterija yra pilna. Štai ką daryti:

• Naudokite nuolatinės srovės įkrovimo grandinę.
• Stebėkite temperatūros kilimo greitį ir sustokite, kai jis pasiekia 1 °C per minutę.
• Naudokite absoliučią temperatūros ribą esant 60 °C.
• Vykdykite pradinį greitą įkrovimą su trumpalaikio įkrovimo periodu.

Saugos patarimai

Kad jūsų ląstelės būtų saugios, atminkite kelis dalykus:

• Naudokite iš naujo nustatomą saugiklį nuosekliai su elementu, ypač bimetalinės juostelės tipo.
• Šiuolaikinėse NiMH ląstelėse yra katalizatorių, skirtų tvarkyti dujas, susidarančias dėl per didelio įkrovimo.
• Nenaudokite didesnės nei 0.1 C įkrovimo srovės.

Kas yra įkraunamų baterijų išsikrovimas?

Kas yra Iškrovimas?

Iškrovimas yra įkraunamos baterijos, išskiriančios energiją, procesas. Kai akumuliatorius išsikrauna, jis atpalaiduoja vidutiniškai 1.25 volto viename elemente, o vėliau sumažėja iki maždaug 1.0–1.1 volto.

Koks yra iškrovimo poveikis?

Iškrovimas įkraunamai baterijai gali turėti skirtingą poveikį. Štai keletas dažniausiai pasitaikančių:

• Visiškas kelių elementų paketų iškrovimas gali sukelti atvirkštinį poliškumą vienoje ar daugiau elementų, o tai gali jas visam laikui sugadinti.
• Žemos įtampos slenksčio išjungimai gali sukelti negrįžtamą žalą, kai elementų temperatūra skiriasi.
• Savaiminio išsikrovimo greitis labai skiriasi priklausomai nuo temperatūros, kai žemesnė laikymo temperatūra lemia lėtesnį išsikrovimą ir ilgesnį akumuliatoriaus veikimo laiką.

Kaip pagerinti savaiminį išsikrovimą?

Yra keletas būdų, kaip pagerinti įkraunamų baterijų savaiminį išsikrovimą:

• N turintiems junginiams pašalinti naudokite sulfonintą separatorių.
• Norėdami sumažinti Al ir Mn nuolaužų susidarymą separatoriuje, naudokite akrilo rūgštimi skiepytą PP separatorių.
• Pašalinkite Co ir Mn iš A2B7 MH lydinio, kad sumažintumėte šiukšlių susidarymą separatoriuje.
• Padidinkite elektrolito kiekį, kad sumažintumėte vandenilio difuziją elektrolite.
• Pašalinkite Cu turinčius komponentus, kad sumažintumėte mikro trumpumą.
• Ant teigiamo elektrodo naudokite PTFE dangą, kad apsaugotumėte nuo korozijos.

NiMH baterijų palyginimas su kitų tipų baterijomis

NiMH elementai prieš pirmines baterijas

NiMH elementai yra puikus pasirinkimas didelio energijos suvartojimo įrenginiams, pvz., skaitmeniniams fotoaparatai, nes jie ilgiau veikia pirmines baterijas, tokias kaip šarminės. Štai kodėl:

• NiMH elementai turi mažesnę vidinę varžą, o tai reiškia, kad jos gali susidoroti su didesniais srovės poreikiais neprarasdamos talpos.
• Šarminės AA dydžio baterijos siūlo 2600 mAh talpą esant mažam srovės poreikiui (25 mA), bet tik 1300 mAh talpos su 500 mA apkrova.
• NiMH elementai gali tiekti šiuos srovės lygius neprarandant talpos.

NiMH elementai ir ličio jonų baterijos

Ličio jonų baterijos turi didesnę specifinę energiją nei NiMH baterijos, tačiau jos yra daug brangesnės. Be to, jie sukuria didesnę įtampą (3.2–3.7 V vardinė), todėl jums reikia grandinės, kad sumažintumėte įtampą, jei norite jas naudoti kaip šarminių baterijų pakaitalą.

NiMH baterijų rinkos dalis

2005 m. NiMH baterijos sudarė tik 3 % baterijų rinkos. Bet jei ieškote baterijos, kurios tarnautų, jie yra tinkami!

NiMH baterijų galia

Didelės galios Ni-MH baterijos

Jei ieškote patikimo ir galingo energijos šaltinio, geriausia naudoti NiMH baterijas. Jie dažniausiai naudojami AA baterijose, o jų nominali įkrovimo talpa yra 1.1–2.8 Ah esant 1.2 V įtampai. Be to, jie gali valdyti daugelį įrenginių, skirtų 1.5 V įtampai.

NiMH baterijos elektrinėse ir hibridinėse-elektrinėse transporto priemonėse

NiMH baterijos buvo naudojamos elektrinėse ir hibridinėse-elektrinėse transporto priemonėse daugelį metų. Juos rasite „General Motors EV1“, „Toyota RAV4 EV“, „Honda EV Plus“, „Ford Ranger EV“, „Vectrix“ motoroleriuose, „Toyota Prius“, „Honda Insight“, „Ford Escape Hybrid“, „Chevrolet Malibu Hybrid“ ir „Honda Civic Hybrid“.

NiMH baterijos išradimas

Stanfordas R. Ovshinsky išrado ir užpatentavo populiarų NiMH akumuliatoriaus patobulinimą ir 1982 m. įkūrė Ovonic Battery Company. General Motors įsigijo Ovonics patentą 1994 m., o 1990-ųjų pabaigoje NiMH akumuliatoriai buvo sėkmingai naudojami daugelyje visiškai elektrinių transporto priemonių.

NiMH baterijų patentas

2000 m. spalį patentas buvo parduotas Texaco, o po savaitės Texaco įsigijo Chevron. „Chevron“ dukterinė įmonė „Cobasys“ tiekia šias baterijas tik pagal didelius originalios įrangos gamintojų užsakymus. Tai sukūrė patentų apsunkinimą didelėms automobilių NiMH baterijoms.

Taigi, jei ieškote patikimo ir galingo energijos šaltinio, NiMH baterijos yra geriausias pasirinkimas. Jie daugelį metų buvo naudojami elektrinėse ir hibridinėse-elektrinėse transporto priemonėse ir vis dar yra stiprūs. Be to, išradę NiMH bateriją, galite būti tikri, kad gausite geriausios kokybės gaminį. Taigi, ko jūs laukiate? Įsigykite savo NiMH baterijas šiandien!

Kas yra nikelio-kadmio (NiCAD) baterijos?

Pirmąją pasaulyje NiCad bateriją 1899 m. išrado švedų mokslininkas, ir nuo to laiko buvo daug patobulinimų. Taigi iš ko pagamintos šios baterijos?

komponentai

NiCAD baterijas sudaro:

• Nikelio (III) oksido-hidroksido teigiamo elektrodo plokštė
• Kadmio neigiamo elektrodo plokštė
• Atskyriklis
• Kalio hidroksido elektrolitas

Naudoja

NiCAD baterijos naudojamos įvairiuose gaminiuose, pavyzdžiui:

• Žaislai
• Avarinis apšvietimas
• Medicininė įranga
• Prekybos ir pramonės gaminiai
• Elektriniai skustuvai
• Dvipusiai radijo imtuvai
• Elektriniai įrankiai

Privalumai

NiCAD baterijos turi daug privalumų, tokių kaip:

• Jie greitai įkraunami ir yra lengvai įkraunami
• Juos lengva laikyti ir išsiųsti
• Jie gali imti daug mokesčių
• Tačiau juose yra toksiškų metalų, kurie gali būti kenksmingi aplinkai

Taigi, NiCAD baterijos yra puikus būdas maitinti savo įtaisus ir įtaisus, bet tik pasirūpinkite, kad juos tinkamai išmestumėte, kai baigsite!

Viskas, ką reikia žinoti apie NiMH baterijas

NiMH baterijos yra nauji bloko vaikai, sukurti septintojo dešimtmečio pabaigoje ir patobulinti devintojo dešimtmečio pabaigoje. Bet kas jie yra ir kodėl jums tai turėtų rūpėti? Pažiūrėkime!

Kas yra NiMH baterijoje?

NiMH baterijos sudarytos iš keturių pagrindinių komponentų:

• Nikelio hidroksido teigiamo elektrodo plokštė
• Vandenilio jonų neigiamo elektrodo plokštė
• Atskyriklis
• Šarminis elektrolitas, pavyzdžiui, kalio hidroksidas

Kur naudojamos NiMH baterijos?

NiMH baterijos naudojamos įvairiuose gaminiuose – nuo ​​automobilių baterijų iki medicinos instrumentų, pranešimų gaviklių, mobiliųjų telefonų, vaizdo kamerų, skaitmeninių fotoaparatų, elektrinių dantų šepetėlių ir kt.

Kokie yra NiMH baterijų pranašumai?

NiMH baterijos turi daugybę privalumų:

• Didelė talpa, palyginti su kitomis įkraunamomis baterijomis
• Atsparus per dideliam įkrovimui ir iškrovimui
• Nekenksmingas aplinkai: nėra pavojingų cheminių medžiagų, tokių kaip kadmis, gyvsidabris ar švinas
• Sumažinkite galią staiga, o ne lėtai

Taigi, jei ieškote patikimos, ekologiškos baterijos, NiMH yra tinkamas būdas!

Ličio ir NiMH baterijos: koks skirtumas?

Kokios yra geriausios NiMH baterijų paketų programos?

Ieškote akumuliatoriaus, kuris nesugadins banko? NiMH baterijų paketai yra tinkamas būdas! Šios pakuotės puikiai tinka programoms, kurioms nereikia itin didelio energijos tankio, pavyzdžiui, mobiliesiems telefonams, medicinos prietaisams ir elektrinėms transporto priemonėms. Be to, jums nereikia jaudintis dėl galimų pavojų, susijusių su ličio produktais.

Ar NiMH baterijos neišsikrauna savaime ir yra linkusios į atminties efektą?

NiMH baterijos buvo naudojamos nuo aštuntojo dešimtmečio pradžios ir pasižymi geru saugos ir patikimumo rekordu. Nors jiems nereikia sudėtingos baterijų valdymo sistemos (BMS), kaip ličio akumuliatoriams, vis tiek galite įsigyti NiMH paketo BMS, kad jis tarnautų ilgiau ir bendrautų su jūsų įrenginiu. Ir nesijaudinkite, NiMH baterijos savaime neišsikrauna ir kenčia nuo atminties efekto.

Ar NiMH baterijos tarnaus tiek pat ilgai, kiek ličio baterijos?

NiMH baterijos pasižymi geru ciklu, tačiau jos tarnauja ne taip ilgai kaip ličio baterijos. Tačiau jie vis tiek yra puikus pasirinkimas, jei ieškote ekonomiškai efektyvaus sprendimo.

Ar NiMH pritaikyto akumuliatoriaus korpusui reikia ventiliacijos, panašios į ličio chemiją?

Ne, NiMH baterijų nereikia ventiliuoti, kaip ličio chemija.

Ar man tikrai reikia NiMH baterijų paketo BMS?

Ne, jums nereikia NiMH akumuliatoriaus BMS, bet tai gali būti naudinga. BMS gali padėti akumuliatoriui tarnauti ilgiau ir palaikyti ryšį su įrenginiu.

Kuo skiriasi NiMH nuo ličio bendros kainos ir baterijos dydžio?

Kalbant apie kainą ir dydį, NiMH baterijos yra geriausias pasirinkimas! Jų projektavimas ir gamyba yra ekonomiškesni ir jiems nereikia sudėtingų BMS, kaip ličio baterijų. Be to, jie neužima tiek vietos, kiek ličio baterijos, todėl toje pačioje vietoje galite sutalpinti daugiau jų.

Skirtumai

Nimh baterijos vs šarminės

Kalbant apie NiMH ir šarminius, tai tikrai priklauso nuo jūsų poreikių. Jei ieškote greito ir patikimo maitinimo šaltinio, įkraunamos NiMH baterijos yra tinkamiausias būdas. Jie gali tarnauti iki 5-10 metų, todėl ilgainiui sutaupysite tonas pinigų. Kita vertus, jei jums reikia baterijos mažai energijos suvartojančiam įrenginiui, kuri tarnautų kelis mėnesius, tuomet tinka vienkartinės šarminės baterijos. Jie yra pigesni ir patogesni per trumpą laiką. Taigi, kalbant apie NiMH ir šarminį, tai tikrai priklauso nuo jūsų poreikių ir biudžeto.

Dažnai užduodami klausimai

Ar NiMH akumuliatoriams reikia specialaus įkroviklio?

Taip, NiMH akumuliatoriams reikia specialaus įkroviklio! NiMH elementų įkrovimas yra šiek tiek sudėtingesnis nei NiCd elementų, nes įtampos pikas ir vėlesnis kritimas, signalizuojantis apie pilną įkrovimą, yra daug mažesnis. Jei kraunate juos NiCd įkrovikliu, rizikuojate perkrauti ir sugadinti elementą, todėl gali sumažėti talpa ir sutrumpėti tarnavimo laikas. Taigi, jei norite, kad jūsų NiMH baterijos tarnautų, įsitikinkite, kad naudojate tinkamą įkroviklį!

Koks yra šių NiMH baterijų trūkumas?

Naudoti NiMH baterijas gali būti šiek tiek sunku. Jie linkę staiga nutraukti elektros energiją, kai baigiasi sultys, o ne lėtai išnyksta. Be to, jie greitai išsikrauna savaime. Taigi, jei paliksite vieną stalčiuje porai mėnesių, turėsite jį įkrauti, kad galėtumėte vėl jį naudoti. Ir jei jums reikia didelės galios arba impulsinių apkrovų, pvz., GSM skaitmeniniuose mobiliuosiuose telefonuose, nešiojamuose siųstuvuose-imtuvuose ar elektriniuose įrankiuose, geriau naudoti NiCad bateriją. Taigi, jei ieškote patikimos ir ilgaamžės baterijos, galbūt norėsite ieškoti kitur.

Ar gerai palikti NiMH baterijas visiškai įkrautas?

Taip, visiškai gerai palikti NiMH baterijas visiškai įkrautas! Tiesą sakant, galite juos laikyti neribotą laiką ir jie vis tiek turės daug sulčių, kai būsite pasirengę juos naudoti. Nereikia jaudintis, kad laikui bėgant jie praras savo krūvį. Be to, jei pastebėsite, kad jie yra šiek tiek žemi, tiesiog atlikite kelis įkrovimo / iškrovimo ciklus ir jie bus kaip nauji. Taigi pirmyn ir palikite tuos NiMH akumuliatorius visiškai įkrautus – jie neprieštaraus!

Kiek metų gali tarnauti NiMH baterijos?

NiMH baterijos gali tarnauti iki 5 metų, tačiau viskas priklauso nuo to, kaip jas laikote. Laikykite juos sausoje, žemoje drėgmėje, be ėsdinančių dujų ir temperatūros intervale nuo -20°C iki +45°C. Jei laikysite juos vietoje, kur yra daug drėgmės arba žemesnėje nei -20°C ar aukštesnėje nei +45°C temperatūroje, gali atsirasti rūdžių ir ištekėti akumuliatorius. Taigi, jei norite, kad jūsų NiMH baterijos tarnautų, būtinai laikykite jas tinkamoje vietoje! Be to, jei norite, kad jie tarnautų dar ilgiau, įkraukite juos bent kartą per metus, kad išvengtumėte nuotėkio ir gedimo. Taigi, jei gerai rūpinsitės savo NiMH baterijomis, jos gali tarnauti iki 5 metų.

Išvada

NiMH baterijos yra puikus būdas maitinti jūsų elektroniką ir tampa vis populiaresnės. Jie yra patikimi, ilgaamžiai ir nekenksmingi aplinkai, todėl juos naudodami galite jaustis gerai. Be to, juos lengva rasti ir palyginti nebrangūs. Taigi, jei savo įrenginiui ieškote naujos baterijos, NiMH yra puikus pasirinkimas. Tiesiog nepamirškite naudoti tinkamo įkroviklio ir nepamirškite su šypsena pasakyti „NiMH“ – tai tikrai padarys jūsų dieną šiek tiek šviesesnę!

Sveiki, aš esu Kim, mama ir „stop-motion“ entuziastė, turinti žiniasklaidos kūrimo ir interneto svetainių kūrimo patirties. Turiu didžiulę aistrą piešimui ir animacijai, todėl dabar stačia galva neriu į stop-motion pasaulį. Savo tinklaraštyje dalinuosi su jumis savo patirtimi.