NiMH-batterijen: wat zijn het?

door kim bijgewerkt: 9 juli 2022

Wat zijn NiMH-batterijen? Nikkel-metaalhydridebatterijen zijn een type oplaadbare batterij. Ze worden in veel verschillende apparaten gebruikt, van auto's tot speelgoed tot smartphones.

Ze hebben veel voordelen ten opzichte van andere soorten batterijen en zijn daarom behoorlijk populair. Maar wat zijn ze echt?

De geschiedenis van NiMH-batterijen

De uitvinding

In 1967 hadden enkele heldere vonken in het Battelle-Geneva Research Center een hersengolf en vonden de NiMH-batterij uit. Het was gebaseerd op een mix van gesinterde Ti2Ni+TiNi+x-legeringen en NiOOH-elektroden. Daimler-Benz en Volkswagen AG raakten betrokken en sponsorden de ontwikkeling van de batterij gedurende de volgende twee decennia.

De verbetering

In de jaren '70 werd de nikkel-waterstofbatterij op de markt gebracht voor satelliettoepassingen, en dit leidde tot interesse in hydridetechnologie als alternatief voor omvangrijke waterstofopslag. Philips Laboratories en het Franse CNRS hebben nieuwe hoogenergetische hybride legeringen ontwikkeld waarin zeldzame aardmetalen zijn verwerkt voor de negatieve elektrode. Maar deze legeringen waren niet stabiel in alkalische elektrolyt, dus ze waren niet geschikt voor consumentengebruik.

De doorbraak

In 1987 bereikten Willems en Buschow een doorbraak met hun batterijontwerp, dat gebruik maakte van een mengsel van La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Deze batterij behield 84% van zijn laadcapaciteit na 4000 laad-ontlaadcycli. Al snel werden economisch meer levensvatbare legeringen ontwikkeld die mischmetal gebruikten in plaats van lanthaan.

De consumentenklasse

In 1989 kwamen de eerste NiMH-cellen van consumentenkwaliteit beschikbaar, en in 1998 verbeterde Ovonic Battery Co. de structuur en samenstelling van de Ti-Ni-legering en patenteerde hun innovaties. In 2008 werden wereldwijd meer dan twee miljoen hybride auto's geproduceerd met NiMH-batterijen.

De populariteit

In de Europese Unie hebben NiMH-batterijen Ni-Cd-batterijen vervangen voor draagbaar consumentengebruik. In Japan was in 2010 22% van de verkochte draagbare oplaadbare batterijen NiMH, en in Zwitserland in 2009 was de equivalente statistiek ongeveer 60%. Maar dit percentage is in de loop van de tijd gedaald door de toename van de productie van lithium-ionbatterijen.

De toekomst

In 2015 produceerde BASF een aangepaste microstructuur die NiMH-batterijen duurzamer maakte, waardoor wijzigingen in het celontwerp mogelijk werden die aanzienlijk gewicht bespaarden en de specifieke energie verhoogden tot 140 wattuur per kilogram. De toekomst van NiMH-batterijen ziet er dus rooskleurig uit!

De chemie achter nikkel-metaalhydridebatterijen

Wat is elektrochemie?

Elektrochemie is de studie van de relatie tussen elektriciteit en chemische reacties. Het is de wetenschap achter batterijen en zo werken nikkel-metaalhydride (NiMH)-batterijen.

De reacties in een NiMH-batterij

NiMH-batterijen bestaan ​​uit twee elektroden, een positieve en een negatieve. De reacties die in de batterij optreden, zorgen ervoor dat deze werkt. Dit is wat er gebeurt:

• Bij de negatieve elektrode combineren water en een metaal met een elektron om een ​​OH- en een metaalhydride te vormen.
• Bij de positieve elektrode wordt nikkeloxyhydroxide gevormd wanneer nikkelhydroxide en een OH- worden gecombineerd met een elektron.
• Tijdens het opladen bewegen de reacties van links naar rechts. Tijdens het ontladen bewegen de reacties van rechts naar links.

De componenten van een NiMH-batterij

De negatieve elektrode van een NiMH-batterij bestaat uit een intermetallische verbinding. Het meest voorkomende type is AB5, een mengsel van zeldzame aardmetalen zoals lanthaan, cerium, neodymium en praseodymium, gecombineerd met nikkel, kobalt, mangaan of aluminium.

Sommige NiMH-batterijen gebruiken negatieve elektrodematerialen met een hogere capaciteit op basis van AB2-verbindingen, namelijk titanium of vanadium gecombineerd met zirkonium of nikkel, en gemodificeerd met chroom, kobalt, ijzer of mangaan.

De elektrolyt in een NiMH-batterij is meestal kaliumhydroxide en de positieve elektrode is nikkelhydroxide. De negatieve elektrode is waterstof in de vorm van een interstitieel metaalhydride. Niet-geweven polyolefine wordt gebruikt voor scheiding.

Dus daar heb je het! Nu ken je de chemie achter NiMH-batterijen.

Wat is een bipolaire batterij?

Wat maakt bipolaire batterijen uniek?

Bipolaire batterijen zijn een beetje anders dan uw standaardbatterijen. Ze gebruiken een vaste polymeermembraan-gelscheider, die helpt om kortsluitingen in vloeistof-elektrolytsystemen te voorkomen. Dit maakt ze een uitstekende keuze voor elektrische voertuigen, omdat ze veel energie kunnen opslaan en veilig kunnen houden.

Waarom zou ik om bipolaire batterijen moeten geven?

Als je op zoek bent naar een batterij die veel energie kan opslaan en veilig kan bewaren, dan is een bipolaire batterij wellicht de juiste keuze voor jou. Ze worden steeds populairder voor elektrische voertuigen, dus als u op zoek bent naar een batterij, moet u zeker een bipolaire batterij overwegen. Dit is waarom:

• Ze zijn ontworpen om te voorkomen dat er kortsluiting optreedt in vloeistof-elektrolytsystemen.
• Ze kunnen veel energie opslaan, waardoor ze ideaal zijn voor elektrische voertuigen.
• Ze worden steeds populairder, dus u kunt er zeker van zijn dat u een kwaliteitsproduct krijgt.

Uw NiMH-batterijen veilig opladen

Snel opladen

Als u haast heeft en uw NiMH-cellen moet opladen, kunt u het beste een slimme batterij gebruiken lader om overladen te voorkomen, wat cellen kan beschadigen. Hier zijn enkele tips om in gedachten te houden:

• Gebruik een vaste lage stroom, met of zonder timer.
• Laad niet langer dan 10-20 uur op.
• Gebruik druppellading bij C/300 als u uw cellen in een volledig opgeladen toestand wilt houden.
• Gebruik een benadering met een lagere inschakelduur om natuurlijke zelfontlading te compenseren.

AV-oplaadmethode

Om celbeschadiging te voorkomen, moeten snelladers hun laadcyclus beëindigen voordat overladen optreedt. Hier is hoe het te doen:

• Bewaak de spanningsverandering met de tijd en stop wanneer de batterij volledig is opgeladen.
• Bewaak de verandering van de spanning ten opzichte van de tijd en stop wanneer deze nul wordt.
• Gebruik een laadcircuit met constante stroom.
• Beëindig het opladen wanneer de spanning 5-10 mV per cel daalt ten opzichte van de piekspanning.

ΔT oplaadmethode

Deze methode gebruikt een temperatuursensor om te detecteren wanneer de batterij vol is. Dit is wat u moet doen:

• Gebruik een laadcircuit met constante stroom.
• Houd de snelheid van de temperatuurstijging in de gaten en stop wanneer deze 1 °C per minuut bereikt.
• Gebruik een absolute temperatuurgrens bij 60 °C.
• Volg het eerste snelladen met een periode van druppelladen.

Safety Tips

Om uw cellen veilig te houden, zijn hier een paar dingen om in gedachten te houden:

• Gebruik een zelfherstellende zekering in serie met de cel, vooral van het bimetalen striptype.
• Moderne NiMH-cellen bevatten katalysatoren om gassen te verwerken die worden geproduceerd door overladen.
• Gebruik geen laadstroom van meer dan 0.1 C.

Wat is ontlading in oplaadbare batterijen?

Wat is ontlading?

Ontlading is het proces waarbij een oplaadbare batterij energie vrijgeeft. Wanneer een batterij ontladen is, geeft deze gemiddeld 1.25 volt per cel af, die vervolgens afneemt tot ongeveer 1.0-1.1 volt per cel.

Wat is de impact van ontslag?

Ontlading kan verschillende gevolgen hebben voor een oplaadbare batterij. Hier zijn enkele van de meest voorkomende:

• Volledige ontlading van meercellige pakketten kan omgekeerde polariteit veroorzaken in een of meer cellen, waardoor ze permanent kunnen worden beschadigd.
• Onderbrekingen met een lage spanningsdrempel kunnen onomkeerbare schade veroorzaken wanneer cellen in temperatuur variëren.
• De zelfontlading varieert sterk met de temperatuur, waarbij een lagere opslagtemperatuur leidt tot een langzamere ontlading en een langere levensduur van de batterij.

Hoe zelfontlading te verbeteren?

Er zijn een aantal manieren om de zelfontlading van oplaadbare batterijen te verbeteren:

• Gebruik een gesulfoneerde afscheider om N-bevattende verbindingen te verwijderen.
• Gebruik een met acrylzuur geënt PP-separator om de vorming van Al- en Mn-afval in de separator te verminderen.
• Verwijder Co en Mn in A2B7 MH-legering om de vorming van vuil in de afscheider te verminderen.
• Verhoog de hoeveelheid elektrolyt om waterstofdiffusie in elektrolyt te verminderen.
• Verwijder Cu-bevattende componenten om microkortsluiting te verminderen.
• Gebruik PTFE-coating op de positieve elektrode om corrosie te onderdrukken.

NiMH-batterijen vergelijken met andere typen

NiMH-cellen versus primaire batterijen

NiMH-cellen zijn de beste keuze voor apparaten die veel verbruiken, zoals digitale apparaten camera's, omdat ze langer meegaan dan primaire batterijen zoals alkalinebatterijen. Dit is waarom:

• NiMH-cellen hebben een lagere interne weerstand, wat betekent dat ze hogere stroomvereisten aankunnen zonder capaciteit te verliezen.
• Alkalinebatterijen van AA-formaat bieden een capaciteit van 2600 mAh bij een laag stroomverbruik (25 mA), maar slechts een capaciteit van 1300 mAh bij een belasting van 500 mA.
• NiMH-cellen kunnen deze stroomniveaus leveren zonder enig capaciteitsverlies.

NiMH-cellen versus lithium-ionbatterijen

Lithium-ionbatterijen hebben een hogere specifieke energie dan NiMH-batterijen, maar ze zijn veel duurder. Bovendien produceren ze een hogere spanning (3.2–3.7 V nominaal), dus je hebt circuits nodig om de spanning te verlagen als je ze wilt gebruiken als vervanging voor alkalinebatterijen.

Marktaandeel NiMH-batterijen

In 2005 waren NiMH-batterijen slechts 3% van de batterijmarkt. Maar als u op zoek bent naar een batterij die lang meegaat, dan is dit de juiste keuze!

De kracht van NiMH-batterijen

Krachtige Ni-MH-batterijen

NiMH-batterijen zijn de juiste keuze als u op zoek bent naar een betrouwbare en krachtige energiebron. Ze worden vaak gebruikt in AA-batterijen en hebben een nominale laadcapaciteit van 1.1-2.8 Ah bij 1.2 V. Bovendien kunnen ze veel apparaten bedienen die zijn ontworpen voor 1.5 V.

NiMH-batterijen in elektrische en hybride elektrische voertuigen

NiMH-batterijen worden al jaren gebruikt in elektrische en hybride elektrische voertuigen. Je vindt ze in de General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix scooter, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid en Honda Civic Hybrid.

De uitvinding van de NiMH-batterij

Stanford R. Ovshinsky bedacht en patenteerde een populaire verbetering van de NiMH-batterij en richtte in 1982 Ovonic Battery Company op. General Motors kocht het patent van Ovonics in 1994 en tegen het einde van de jaren negentig werden NiMH-batterijen met succes gebruikt in veel volledig elektrische voertuigen.

De octrooibezwaring van NiMH-batterijen

In oktober 2000 werd het patent verkocht aan Texaco en een week later werd Texaco overgenomen door Chevron. De dochteronderneming Cobasys van Chevron levert deze batterijen alleen aan grote OEM-bestellingen. Hierdoor ontstond een patentbezwaring voor grote NiMH-batterijen voor auto's.

Dus als u op zoek bent naar een betrouwbare en krachtige energiebron, zijn NiMH-batterijen de juiste keuze. Ze worden al jaren gebruikt in elektrische en hybride elektrische voertuigen en ze doen het nog steeds goed. Bovendien kunt u er met de uitvinding van de NiMH-batterij zeker van zijn dat u een product van de beste kwaliteit krijgt. Dus waar wacht je op? Koop vandaag nog uw NiMH-batterijen!

Wat zijn nikkel-cadmium (NiCAD)-batterijen?

De eerste NiCad-batterij ter wereld werd in 1899 uitgevonden door een Zweedse wetenschapper en sindsdien zijn er tal van verbeteringen aangebracht. Dus waar zijn deze batterijen van gemaakt?

COMPONENTEN

NiCAD-batterijen zijn samengesteld uit:

• Een nikkel(III)oxide-hydroxide positieve elektrodeplaat
• Een cadmium-negatieve elektrodeplaat
• Een scheidingsteken
• Een kaliumhydroxide-elektrolyt

u gebruikt

NiCAD-batterijen worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan producten, zoals:

• Speelgoed
• Noodverlichting
• Medische apparatuur
• Commerciële en industriële producten
• Elektrische scheerapparaten
• Portofoons
• Elektrisch gereedschap

Voordelen

NiCAD-batterijen hebben tal van voordelen, zoals:

• Ze laden snel op en zijn gemakkelijk op te laden
• Ze zijn gemakkelijk op te slaan en te verzenden
• Ze kunnen een groot aantal kosten in rekening brengen
• Maar ze bevatten wel giftige metalen die schadelijk kunnen zijn voor het milieu

Dus daar heb je het, NiCAD-batterijen zijn een geweldige manier om je gadgets en gadgets van stroom te voorzien, maar zorg ervoor dat je ze op de juiste manier weggooit als je klaar bent!

Alles wat u moet weten over NiMH-batterijen

NiMH-batterijen zijn de nieuwelingen, ontwikkeld eind jaren zestig en geperfectioneerd eind jaren tachtig. Maar wat zijn ze en waarom zou u erom geven? Laten we kijken!

Wat zit er in een NiMH-batterij?

NiMH-batterijen bestaan ​​uit vier hoofdcomponenten:

• Een nikkelhydroxide positieve elektrodeplaat
• Een waterstofion negatieve elektrodeplaat
• Een scheidingsteken
• Een alkalische elektrolyt zoals kaliumhydroxide

Waar worden NiMH-batterijen gebruikt?

NiMH-batterijen worden gebruikt in een verscheidenheid aan producten, van autobatterijen tot medische instrumenten, semafoons, mobiele telefoons, camcorders, digitale camera's, elektrische tandenborstels en meer.

Wat zijn de voordelen van NiMH-batterijen?

NiMH-batterijen hebben heel veel voordelen:

• Hoge capaciteit in vergelijking met andere oplaadbare batterijen
• Bestand tegen overladen en overladen
• Milieuvriendelijk: geen gevaarlijke chemicaliën zoals cadmium, kwik of lood
• Schakel de stroom plotseling uit in plaats van langzaam naar beneden te druppelen

Dus als u op zoek bent naar een betrouwbare, milieuvriendelijke batterij, dan is NiMH de juiste keuze!

Lithium versus NiMH-batterijen: wat is het verschil?

Wat zijn de beste toepassingen voor NiMH-batterijpakketten?

Bent u op zoek naar een batterijpakket dat de bank niet kapot maakt? NiMH-accupacks zijn de juiste keuze! Deze pakketten zijn perfect voor toepassingen die geen superhoge energiedichtheid vereisen, zoals mobiele telefoons, medische apparaten en elektrische voertuigen. Bovendien hoeft u zich geen zorgen te maken over de mogelijke gevaren van lithiumproducten.

Ontladen NiMH-batterijen niet zelf en zijn ze vatbaar voor het geheugeneffect?

NiMH-batterijen bestaan ​​al sinds het begin van de jaren 1970 en hebben een goede staat van dienst op het gebied van veiligheid en betrouwbaarheid. Hoewel ze geen complex batterijbeheersysteem (BMS) nodig hebben, zoals lithiumbatterijen, kunt u toch een BMS voor uw NiMH-pack krijgen om het langer mee te laten gaan en te communiceren met uw apparaat. En maak je geen zorgen, NiMH-batterijen ontladen zichzelf niet en hebben geen last van het geheugeneffect.

Gaan NiMH-batterijen net zo lang mee als een lithiumbatterij?

NiMH-batterijen hebben een goede levensduur, maar gaan niet zo lang mee als lithiumbatterijen. Ze zijn echter nog steeds een geweldige optie als u op zoek bent naar een kosteneffectieve oplossing.

Heeft een behuizing voor een NiMH-accu op maat ventilatie nodig, vergelijkbaar met lithiumchemie?

Nee, NiMH-accu's hoeven niet te worden ontlucht, zoals bij lithiumchemie.

Heb ik echt een BMS nodig voor een NiMH-batterijpakket?

Nee, u hebt geen BMS nodig voor uw NiMH-batterijpakket, maar het kan nuttig zijn. Een BMS kan ervoor zorgen dat uw accu langer meegaat en kan communiceren met uw apparaat.

Wat is het verschil tussen NiMH en lithium in totale kosten en grootte van het batterijpakket?

Als het gaat om kosten en afmetingen, zijn NiMH-batterijpakketten de juiste keuze! Ze zijn kosteneffectiever om te ontwerpen en te produceren, en ze vereisen geen complex BMS zoals lithiumbatterijen. Bovendien nemen ze niet zoveel ruimte in beslag als lithiumbatterijen, dus je kunt er meer in dezelfde ruimte plaatsen.

Verschillen

Nimh-batterijen versus alkaline

Als het gaat om NiMH versus alkaline, hangt het echt af van uw behoeften. Als u op zoek bent naar een snelle en betrouwbare stroombron, dan zijn oplaadbare NiMH-batterijen de juiste keuze. Ze kunnen tot 5-10 jaar meegaan, dus op de lange termijn bespaart u een hoop geld. Aan de andere kant, als je een batterij nodig hebt voor een apparaat met een laag energieverbruik dat een paar maanden meegaat, dan zijn alkalinebatterijen voor eenmalig gebruik de juiste keuze. Ze zijn op korte termijn goedkoper en handiger. Dus als het gaat om NiMH versus alkaline, hangt het echt af van uw behoeften en budget.

FAQ

Hebben NiMH-batterijen een speciale oplader nodig?

Ja, NiMH-batterijen hebben een speciale oplader nodig! Het opladen van NiMH-cellen is iets lastiger dan NiCd-cellen, omdat de spanningspiek en daaropvolgende daling die een volledige lading signaleert, veel kleiner is. Als je ze oplaadt met een NiCd-oplader, loop je het risico dat de cel overbelast raakt en beschadigd raakt, wat kan leiden tot verminderde capaciteit en een kortere levensduur. Dus als u wilt dat uw NiMH-batterijen lang meegaan, zorg er dan voor dat u de juiste oplader gebruikt!

Wat is een nadeel van het gebruik van deze NiMH batterijen?

Het gebruik van NiMH-batterijen kan een beetje vervelend zijn. Ze hebben de neiging om de stroom plotseling uit te schakelen als ze geen sap meer hebben, in plaats van langzaam te vervagen. Bovendien ontladen ze zichzelf snel. Dus als je er een een paar maanden in een la laat liggen, moet je hem opladen voordat je hem weer kunt gebruiken. En als u krachtige of gepulseerde belastingen nodig hebt, zoals op digitale GSM-telefoons, draagbare zendontvangers of elektrisch gereedschap, bent u beter af met een NiCad-batterij. Dus als u op zoek bent naar een batterij die betrouwbaar is en lang meegaat, wilt u misschien ergens anders kijken.

Is het OK om NiMH-batterijen volledig opgeladen te laten?

Ja, het is prima om NiMH-batterijen volledig opgeladen te laten! Je kunt ze zelfs voor onbepaalde tijd bewaren en ze zullen nog steeds genoeg sap bevatten als je klaar bent om ze te gebruiken. U hoeft zich geen zorgen te maken dat ze na verloop van tijd hun lading verliezen. En als je merkt dat ze een beetje leeg zijn, geef ze dan gewoon een paar laad-/ontlaadcycli en ze zijn zo goed als nieuw. Dus ga je gang en laat die NiMH-batterijen volledig opgeladen - ze zullen het niet erg vinden!

Hoeveel jaar gaan NiMH-batterijen mee?

NiMH-batterijen kunnen tot 5 jaar meegaan, maar het hangt allemaal af van hoe u ze opbergt. Bewaar ze op een droge plaats met een lage luchtvochtigheid, geen bijtende gassen en bij een temperatuur van -20°C tot +45°C. Als u ze opslaat op een plaats met een hoge luchtvochtigheid of temperaturen onder -20°C of boven +45°C, kunt u last krijgen van roest en batterijlekkage. Dus als u wilt dat uw NiMH-batterijen lang meegaan, zorg er dan voor dat u ze op de juiste plaats opbergt! En als u wilt dat ze nog langer meegaan, laad ze dan minstens één keer per jaar op om lekkage en verslechtering te voorkomen. Dus als u goed voor uw NiMH-batterijen zorgt, kunnen ze tot 5 jaar meegaan.

Conclusie

NiMH-batterijen zijn een geweldige manier om uw elektronica van stroom te voorzien en worden steeds populairder. Ze zijn betrouwbaar, gaan lang mee en zijn milieuvriendelijk, dus u kunt ze met een goed gevoel gebruiken. Bovendien zijn ze gemakkelijk te vinden en relatief goedkoop. Dus als u op zoek bent naar een nieuwe batterij voor uw apparaat, is NiMH een uitstekende keuze. Vergeet niet om de juiste oplader te gebruiken en vergeet niet "NiMH" te zeggen met een glimlach - het maakt je dag zeker een beetje vrolijker!

Hallo, ik ben Kim, een moeder en een stop-motionliefhebber met een achtergrond in mediacreatie en webontwikkeling. Ik heb een enorme passie voor tekenen en animatie, en nu duik ik halsoverkop de wereld van stop-motion in. Met mijn blog deel ik mijn lessen met jullie.