NiMH батерии: што се тие?

од Ким Ажурирано: Јули 9, 2022

Што се батерии NiMH? Никел-метал хидрид батерии се еден вид на батерија на полнење. Тие се користат во многу различни уреди, од автомобили до играчки до телефоните.

Тие имаат многу предности во однос на другите типови батерии, и поради тоа се прилично популарни. Но, што се тие навистина?

Историјата на NiMH батериите

Пронајдокот

Во далечната 1967 година, некои светли искри во Истражувачкиот центар Battelle-Женева имаа мозочен бран и ја измислија батеријата NiMH. Се базираше на мешавина од синтерувани Ti2Ni+TiNi+x легури и NiOOH електроди. Daimler-Benz и Volkswagen AG се вклучија и го спонзорираа развојот на батеријата во следните две децении.

Подобрувањето

Во 70-тите години, никел-водородната батерија беше комерцијализирана за сателитски апликации, и ова предизвика интерес за технологијата на хидрид како алтернатива на гломазното складирање на водород. Philips Laboratories и францускиот CNRS развија нови високо-енергетски хибридни легури кои вклучуваат метали од ретки земји за негативната електрода. Но, овие легури не беа стабилни во алкалниот електролит, па затоа не беа погодни за употреба кај потрошувачите.

Пробивот

Во 1987 година, Вилемс и Бушоу направија пробив со нивниот дизајн на батерии, кој користеше мешавина од La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Оваа батерија задржа 84% од капацитетот за полнење по 4000 циклуси полнење-празнење. Наскоро беа развиени економски поисплатливи легури кои користат мешметал наместо лантан.

Оценка на потрошувачите

Во 1989 година, првите NiMH ќелии за потрошувачите станаа достапни, а во 1998 година, Ovonic Battery Co. ја подобри структурата и составот на легурата Ti–Ni и ги патентираше нивните иновации. До 2008 година, над два милиони хибридни автомобили ширум светот беа произведени со NiMH батерии.

Популарноста

Во Европската Унија, NiMH батериите ги заменија Ni-Cd батериите за пренослива употреба кај потрошувачите. Во Јапонија во 2010 година, 22% од продадените преносни батерии на полнење беа NiMH, а во Швајцарија во 2009 година, еквивалентната статистика беше околу 60%. Но, овој процент се намали со текот на времето поради зголемувањето на производството на литиум-јонски батерии.

Иднината

Во 2015 година, BASF произведе изменета микроструктура што ги направи NiMH батериите поиздржливи, овозможувајќи промени во дизајнот на ќелијата што заштедува значителна тежина и ја зголеми специфичната енергија на 140 ват-часови по килограм. Така, иднината на NiMH батериите изгледа светла!

Хемијата зад батериите од никел-метал хидрид

Што е електрохемија?

Електрохемијата е проучување на врската помеѓу електричната енергија и хемиските реакции. Тоа е науката зад батериите и на тој начин функционираат батериите со никел-метал хидрид (NiMH).

Реакциите во внатрешноста на батеријата NiMH

NiMH батериите се составени од две електроди, позитивна и негативна. Реакциите што се случуваат во внатрешноста на батеријата се она што ја прави да работи. Еве што се случува:

• На негативната електрода, водата и металот се комбинираат со електрон за да формираат OH- и метален хидрид.
• На позитивната електрода, никел оксихидроксид се формира кога никел хидроксид и OH- се комбинираат со електрон.
• За време на полнењето, реакциите се движат од лево кон десно. За време на празнењето, реакциите се движат од десно кон лево.

Компоненти на NiMH батерија

Негативната електрода на батеријата NiMH е составена од меѓуметално соединение. Најчестиот тип е АБ5, кој е мешавина од елементи од ретки земји како лантан, цериум, неодимиум и прасеодимиум, во комбинација со никел, кобалт, манган или алуминиум.

Некои NiMH батерии користат материјали со негативни електроди со поголем капацитет врз основа на соединенија AB2, кои се титаниум или ванадиум во комбинација со циркониум или никел и модифицирани со хром, кобалт, железо или манган.

Електролитот во батеријата NiMH е обично калиум хидроксид, а позитивната електрода е никел хидроксид. Негативната електрода е водород во форма на интерстицијален метален хидрид. За сепарација се користи неткаен полиолефин.

Па еве го имаш! Сега ја знаете хемијата зад NiMH батериите.

Што е биполарна батерија?

Што ги прави биполарните батерии уникатни?

Биполарните батерии се малку поинакви од вашите стандардни батерии. Тие користат раздвојувач на гел со цврста полимерна мембрана, кој помага да се спречи појавата на краток спој во течно-електролитните системи. Ова ги прави одличен избор за електрични возила, бидејќи можат да складираат многу енергија и да ја чуваат безбедно.

Зошто треба да се грижам за биполарните батерии?

Ако барате батерија која може да складира многу енергија и да ја чува безбедно, тогаш биполарната батерија може да биде вистинскиот избор за вас. Тие стануваат сè попопуларни за електрични возила, па ако сте на пазарот за такво, дефинитивно треба да размислите за биполарна батерија. Еве зошто:

• Тие се дизајнирани да спречат појава на краток спој во течно-електролитните системи.
• Тие можат да складираат многу енергија, што ги прави идеални за електрични возила.
• Тие стануваат сè попопуларни, па можете да бидете сигурни дека добивате квалитетен производ.

Безбедно полнење на батериите NiMH

Брзо полнење

Кога сте во брзање и треба да ги наполните NiMH ќелиите, најдобро е да користите паметна батерија полнач за да се избегне преполнување, што може да ги оштети клетките. Еве неколку совети што треба да ги имате на ум:

• Користете фиксна мала струја, со или без тајмер.
• Не полнете повеќе од 10-20 часа.
• Користете капка за полнење на C/300 ако треба да ги одржувате ќелиите во целосно наполнета состојба.
• Користете пристап со помал циклус на работа за да го надоместите природното само-празнење.

ΔV Начин на полнење

За да се спречи оштетување на ќелијата, брзите полначи мора да го прекинат циклусот на полнење пред да дојде до преполнување. Еве како да го направите тоа:

• Следете ја промената на напонот со текот на времето и запрете кога батеријата е целосно наполнета.
• Следете ја промената на напонот во однос на времето и запрете кога ќе стане нула.
• Користете коло за полнење со постојана струја.
• Прекинете го полнењето кога напонот ќе падне за 5-10 mV по ќелија од максималниот напон.

ΔT Метод на полнење

Овој метод користи сензор за температура за да открие кога батеријата е полна. Еве што да правите:

• Користете коло за полнење со постојана струја.
• Следете ја стапката на зголемување на температурата и запрете кога ќе достигне 1 °C во минута.
• Користете апсолутен прекин на температурата на 60 °C.
• Следете го почетното брзо полнење со период на капки полнење.

Совети за безбедност

За да ги зачувате вашите клетки безбедни, еве неколку работи што треба да ги имате на ум:

• Користете осигурувач што може да се ресетира во серија со ќелијата, особено од типот на биметаллична лента.
• Модерните NiMH ќелии содржат катализатори за справување со гасовите произведени со прекумерно полнење.
• Не користете струја за полнење поголема од 0.1 C.

Што е празнење во батерии за полнење?

Што е празнење?

Празнењето е процес на ослободување енергија од батерија што се полни. Кога батеријата е испразнета, таа ослободува просечно 1.25 волти по ќелија, што потоа се намалува на околу 1.0-1.1 волти по ќелија.

Кое е влијанието на испуштањето?

Празнењето може да има неколку различни влијанија врз батеријата што се полни. Еве некои од најчестите:

• Целосното празнење на пакувања со повеќе ќелии може да предизвика обратен поларитет во една или повеќе ќелии, што може трајно да ги оштети.
• Исклучувањата на прагот на низок напон може да предизвикаат неповратно оштетување кога ќелиите варираат во температурата.
• Стапката на самопразнење варира во голема мера со температурата, каде што пониската температура на складирање доведува до побавно празнење и подолг век на траење на батеријата.

Како да се подобри само-празнењето?

Постојат неколку начини за подобрување на само-празнењето во батериите на полнење:

• Користете сулфониран сепаратор за да ги отстраните соединенијата што содржат N.
• Користете PP сепаратор пресаден со акрилна киселина за да го намалите формирањето на Al- и Mn-остатоци во сепараторот.
• Отстранете ги Co и Mn во легура A2B7 MH за да го намалите формирањето на остатоци во сепараторот.
• Зголемете ја количината на електролит за да ја намалите дифузијата на водород во електролитот.
• Отстранете ги компонентите што содржат Cu за да го намалите микрократењето.
• Користете тефлонски слој на позитивната електрода за да ја потиснете корозијата.

Споредба на NiMH батерии со други типови

NiMH ќелии наспроти примарни батерии

NiMH ќелиите се најдобриот избор за уреди со висок одвод, како дигиталните камери, „бидејќи тие ги надминуваат примарните батерии како алкалните. Еве зошто:

• NiMH ќелиите имаат помал внатрешен отпор, што значи дека можат да се справат со поголеми барања за струја без губење на капацитетот.
• Алкалните батерии со големина АА нудат капацитет од 2600 mAh при мала побарувачка на струја (25 mA), но капацитет од само 1300 mAh со оптоварување од 500 mA.
• NiMH клетките можат да ги испорачаат овие сегашни нивоа без никакво губење на капацитетот.

NiMH клетки наспроти литиум-јонски батерии

Литиум-јонските батерии имаат повисока специфична енергија од NiMH батериите, но тие се многу поскапи. Плус, тие произведуваат повисок напон (номинален 3.2–3.7 V), така што ви треба кола за намалување на напонот ако сакате да ги користите како замена за алкални батерии.

Удел на пазарот на батерии NiMH

Од 2005 година, батериите NiMH беа само 3% од пазарот на батерии. Но, ако барате батерија која ќе издржи, тие се вистинскиот пат!

Моќта на NiMH батериите

Ni–MH батерии со голема моќност

NiMH батериите се вистинскиот начин ако барате сигурен и моќен извор на енергија. Тие најчесто се користат во AA батерии и имаат номинален капацитет на полнење од 1.1-2.8 Ah на 1.2 V. Плус, тие можат да работат со многу уреди дизајнирани за 1.5 V.

NiMH батерии во електрични и хибридно-електрични возила

NiMH батериите со години се користат во електрични и хибридно-електрични возила. Можете да ги најдете во General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix скутер, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid и Honda Civic Hybrid.

Пронајдокот на батеријата NiMH

Стенфорд Р. Овшински измислил и патентирал популарно подобрување на NiMH батеријата и ја основал Ovonic Battery Company во 1982 година. General Motors го купил патентот на Ovonics во 1994 година и до крајот на 1990-тите, NiMH батериите успешно се користеле во многу целосно електрични возила.

Патентното оптоварување на NiMH батериите

Во октомври 2000 година, патентот беше продаден на Texaco, а една недела подоцна Texaco беше купен од Chevron. Подружницата на Chevron Cobasys ги обезбедува овие батерии само за големи OEM нарачки. Ова создаде патент товар за големи автомобилски NiMH батерии.

Значи, ако барате сигурен и моќен извор на енергија, батериите NiMH се вистинскиот начин. Тие се користат во електрични и хибридно-електрични возила со години, и сè уште се силни. Плус, со изумот на батеријата NiMH, можете да бидете сигурни дека го добивате најквалитетниот производ. Па, што чекате? Земете ги вашите NiMH батерии уште денес!

Што се никел-кадмиум (NiCAD) батерии?

Првата батерија NiCad во светот беше измислена од шведски научник уште во 1899 година, и оттогаш има многу подобрувања. Значи, од што се направени овие батерии?

Компоненти

NiCAD батериите се составени од:

• Позитивна електродна плоча од никел(III) оксид-хидроксид
• Плоча со кадмиум-негативна електрода
• Сепаратор
• Електролит на калиум хидроксид

Користи

NiCAD батериите се користат во широк спектар на производи, како што се:

• Играчки
• Итни осветлување
• медицински апарати и опрема
• Комерцијални и индустриски производи
• Електрични жилети
• Двонасочни радија
• Електрични алатки

Предности

NiCAD батериите имаат многу предности, како што се:

• Брзо се полнат и лесно се полнат
• Тие се лесни за складирање и испорака
• Тие можат да поднесат голем број на трошоци
• Но, тие содржат токсични метали кои можат да бидат штетни за животната средина

Така, имате, батериите NiCAD се одличен начин за напојување на вашите гаџети и гаџети, но само погрижете се правилно да ги фрлите кога ќе завршите!

Сè што треба да знаете за NiMH батериите

NiMH батериите се новите деца на блокот, развиени во доцните 1960-ти и усовршени во доцните 1980-ти. Но, кои се тие и зошто треба да се грижите? Ајде да погледнеме!

Што има во NiMH батеријата?

NiMH батериите се составени од четири главни компоненти:

• Позитивна електродна плоча со никел хидроксид
• Плоча со негативна електрода на водороден јон
• Сепаратор
• Алкален електролит како калиум хидроксид

Каде се користат NiMH батериите?

NiMH батериите се користат во различни производи, од автомобилски батерии до медицински инструменти, пејџери, мобилни телефони, камери, дигитални камери, електрични четки за заби и многу повеќе.

Кои се придобивките од NiMH батериите?

NiMH батериите доаѓаат со еден тон поволности:

• Висок капацитет во споредба со другите батерии на полнење
• Отпорен на прекумерно полнење и препразнење
• Еколошки: нема опасни хемикалии како кадмиум, жива или олово
• Ненадејно прекинете го напојувањето наместо бавно истекување

Значи, ако барате сигурна, еколошка батерија, NiMH е вистинскиот начин!

Литиум и NiMH батерии: Која е разликата?

Кои се најдобрите апликации за NiMH батерии?

Дали барате батериски пакет што нема да ви ги уништи парите? NiMH батериите се вистинскиот пат! Овие пакети се совршени за апликации кои не бараат супер висока енергетска густина, како што се мобилни телефони, медицински уреди и електрични возила. Плус, не треба да се грижите за потенцијалните опасности поврзани со производите од литиум.

Дали батериите NiMH не се самопразнеат и дали се склони кон ефектот на меморијата?

NiMH батериите постојат од раните 1970-ти и имаат добар рекорд за безбедност и доверливост. Иако не им треба сложен систем за управување со батерии (BMS) како литиумските батерии, сепак можете да добиете BMS за вашиот NiMH пакет за да му помогне да трае подолго и да комуницира со вашиот уред. И не грижете се, батериите NiMH не се празнеат сами и не страдаат од меморискиот ефект.

Дали NiMH батериите ќе траат колку литиумска батерија?

NiMH батериите имаат добри перформанси во циклусот, но не траат толку долго како литиумските батерии. Сепак, тие се уште се одлична опција ако барате исплатливо решение.

Дали на куќиштето за прилагоден пакет батерии NiMH му треба вентилација слично на литиумската хемија?

Не, на батериите на NiMH не им треба вентилација како литиумска хемија.

Дали навистина ми треба BMS за NiMH батериски пакет?

Не, не ви треба BMS за вашиот NiMH батериски пакет, но може да биде корисен. BMS може да му помогне на вашата батерија да трае подолго и да комуницира со вашиот уред.

Која е разликата во NiMH наспроти литиум во вкупната цена и големината на пакетот батерии?

Кога станува збор за цената и големината, батериите NiMH се вистинскиот начин! Тие се поисплатливи за дизајн и производство и не бараат сложени BMS како литиумските батерии. Плус, тие не заземаат толку простор како литиумските батерии, така што можете да поставите повеќе од нив во истата област.

Разликите

Nimh батерии против алкални

Кога станува збор за NiMH наспроти алкално, тоа навистина зависи од вашите потреби. Ако барате брз и сигурен извор на енергија, тогаш батериите за полнење NiMH се вистинскиот начин. Тие можат да траат до 5-10 години, така што ќе заштедите еден тон пари на долг рок. Од друга страна, ако ви треба батерија за уред со слаб исцедок што ќе трае неколку месеци, тогаш алкалните батерии за еднократна употреба се вистинскиот начин. Тие се поевтини и попогодни на краток рок. Значи, кога станува збор за NiMH наспроти алкално, тоа навистина зависи од вашите потреби и буџет.

Често поставувани прашања

Дали на NiMH батериите им треба посебен полнач?

Да, на NiMH батериите им треба посебен полнач! Полнењето на NiMH ќелиите е малку потешко од ќелиите NiCd, бидејќи врвот на напонот и последователниот пад што сигнализира целосно полнење е многу помал. Ако ги полните со полнач NiCd, ризикувате да ја преполните и оштетите ќелијата, што може да доведе до намален капацитет и пократок животен век. Значи, ако сакате вашите NiMH батерии да траат, погрижете се да го користите вистинскиот полнач за оваа работа!

Кој е недостатокот од користењето на овие NiMH батерии?

Користењето NiMH батерии може да биде малку одолговлекувачко. Тие имаат тенденција да ја прекинат струјата одеднаш кога ќе им снема сок, наместо полека да исчезнуваат. Плус, тие брзо се самоиспуштаат. Значи, ако го оставите во фиока неколку месеци, ќе мора да го наполните пред да можете повторно да го користите. И ако ви треба голема моќност или импулсно оптоварување, како на GSM дигитални мобилни телефони, преносни примопредаватели или електрични алати, подобро е да користите NiCad батерија. Значи, ако барате батерија која е сигурна и долготрајна, можеби ќе сакате да побарате на друго место.

Дали е во ред да ги оставите батериите NiMH целосно наполнети?

Да, сосема е во ред да ги оставите батериите NiMH целосно наполнети! Всушност, можете да ги чувате на неодредено време и тие сè уште ќе имаат многу сок кога ќе бидете подготвени да ги користите. Нема потреба да се грижите дали ќе го изгубат полнењето со текот на времето. Плус, ако откриете дека се малку ниски, само дајте им неколку циклуси на полнење/празнење и тие ќе бидат добри како нови. Затоа, повелете и оставете ги батериите NiMH целосно наполнети - нема да им пречи!

Колку години можат да траат NiMH батериите?

NiMH батериите можат да ви траат до 5 години, но се зависи од тоа како ги чувате. Чувајте ги на суво место со мала влажност, без корозивни гасови и на температурен опсег од -20°C до +45°C. Ако ги чувате на место со висока влажност или температури под -20°C или над +45°C, може да завршите со 'рѓа и истекување на батеријата. Значи, ако сакате вашите NiMH батерии да траат, погрижете се да ги чувате на вистинското место! Плус, ако сакате да траат уште подолго, полнете ги барем еднаш годишно за да спречите истекување и расипување. Значи, ако добро се грижите за вашите NiMH батерии, тие можат да ви траат до 5 години.

Заклучок

NiMH батериите се одличен начин за напојување на вашата електроника и стануваат сè попопуларни. Тие се сигурни, долготрајни и еколошки, така што можете да се чувствувате добро кога ги користите. Плус, тие се лесно да се најдат и релативно евтини. Значи, ако барате нова батерија за вашиот уред, NiMH е одличен избор. Само не заборавајте да го користите вистинскиот полнач и не заборавајте да кажете „NiMH“ со насмевка – тоа сигурно ќе ви го разубави денот!

Здраво, јас сум Ким, мајка и ентузијаст за стоп-моушн со искуство во креирање медиуми и развој на веб. Имам огромна страст за цртање и анимација, а сега нуркам со глава во светот на стоп-моушн. Со мојот блог, јас го споделувам моето учење со вас момци.