NiMH-batterier: Hva er de?

av kim oppdatert: Juli 9, 2022

Hva er NiMH-batterier? Nikkel-metallhydridbatterier er en type oppladbare batterier. De brukes i mange forskjellige enheter, fra biler til leker til smartphones.

De har mange fordeler i forhold til andre typer batterier, og de er ganske populære på grunn av det. Men hva er de egentlig?

Historien om NiMH-batterier

Oppfinnelsen

Tilbake i 1967 hadde noen klare gnister ved Battelle-Geneva Research Center en hjernebølge og oppfant NiMH-batteriet. Den var basert på en blanding av sintrede Ti2Ni+TiNi+x-legeringer og NiOOH-elektroder. Daimler-Benz og Volkswagen AG engasjerte seg og sponset utviklingen av batteriet i løpet av de neste to tiårene.

Forbedringen

På 70-tallet ble nikkel-hydrogen-batteriet kommersialisert for satellittapplikasjoner, og dette vekket interesse for hydridteknologi som et alternativ til voluminøs hydrogenlagring. Philips Laboratories og franske CNRS utviklet nye høyenergihybridlegeringer som inneholder sjeldne jordartsmetaller for den negative elektroden. Men disse legeringene var ikke stabile i alkalisk elektrolytt, så de var ikke egnet for forbrukerbruk.

Gjennombruddet

I 1987 gjorde Willems og Buschow et gjennombrudd med sitt batteridesign, som brukte en blanding av La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Dette batteriet beholdt 84 % av ladekapasiteten etter 4000 lade-utladingssykluser. Mer økonomisk levedyktige legeringer som bruker mischmetal i stedet for lantan ble snart utviklet.

Forbrukerkarakteren

I 1989 ble de første NiMH-cellene av forbrukerkvalitet tilgjengelig, og i 1998 forbedret Ovonic Battery Co. Ti-Ni-legeringens struktur og sammensetning og patenterte innovasjonene deres. I 2008 ble over to millioner hybridbiler over hele verden produsert med NiMH-batterier.

Populariteten

I EU erstattet NiMH-batterier Ni-Cd-batterier for bærbar forbrukerbruk. I Japan i 2010 var 22 % av solgte bærbare oppladbare batterier NiMH, og i Sveits i 2009 var tilsvarende statistikk rundt 60 %. Men denne prosentandelen har falt over tid på grunn av økningen i produksjonen av litium-ion-batterier.

Fremtiden

I 2015 produserte BASF en modifisert mikrostruktur som gjorde NiMH-batterier mer holdbare, noe som tillot endringer i celledesignet som sparte betydelig vekt og økte den spesifikke energien til 140 watt-timer per kilogram. Så fremtiden til NiMH-batterier ser lys ut!

Kjemien bak nikkel-metallhydridbatterier

Hva er elektrokjemi?

Elektrokjemi er studiet av forholdet mellom elektrisitet og kjemiske reaksjoner. Det er vitenskapen bak batterier, og det er hvordan nikkel-metallhydrid (NiMH)-batterier fungerer.

Reaksjonene inne i et NiMH-batteri

NiMH-batterier består av to elektroder, en positiv og en negativ. Reaksjonene som oppstår inne i batteriet er det som får det til å fungere. Her er hva som skjer:

• Ved den negative elektroden kombineres vann og et metall med et elektron for å danne et OH- og et metallhydrid.
• Ved den positive elektroden dannes nikkeloksyhydroksid når nikkelhydroksid og en OH- kombineres med et elektron.
• Under lading beveger reaksjonene seg fra venstre til høyre. Under utladning beveger reaksjonene seg fra høyre til venstre.

Komponentene til et NiMH-batteri

Den negative elektroden til et NiMH-batteri består av en intermetallisk forbindelse. Den vanligste typen er AB5, som er en blanding av sjeldne jordartselementer som lantan, cerium, neodym og praseodym, kombinert med nikkel, kobolt, mangan eller aluminium.

Noen NiMH-batterier bruker negative elektrodematerialer med høyere kapasitet basert på AB2-forbindelser, som er titan eller vanadium kombinert med zirkonium eller nikkel, og modifisert med krom, kobolt, jern eller mangan.

Elektrolytten i et NiMH-batteri er vanligvis kaliumhydroksid, og den positive elektroden er nikkelhydroksid. Den negative elektroden er hydrogen i form av et interstitielt metallhydrid. Ikke-vevd polyolefin brukes til separering.

Så der har du det! Nå vet du kjemien bak NiMH-batterier.

Hva er et bipolart batteri?

Hva gjør bipolare batterier unike?

Bipolare batterier er litt annerledes enn standardbatterier. De bruker en gelseparator med solid polymermembran, som bidrar til å forhindre kortslutninger i væske-elektrolyttsystemer. Dette gjør dem til et godt valg for elektriske kjøretøy, siden de kan lagre mye energi og holde den trygg.

Hvorfor bør jeg bry meg om bipolare batterier?

Hvis du leter etter et batteri som kan lagre mye energi og holde det trygt, kan et bipolart batteri være det rette valget for deg. De blir stadig mer populære for elektriske kjøretøy, så hvis du er ute etter en, bør du definitivt vurdere et bipolart batteri. Her er hvorfor:

• De er designet for å forhindre kortslutninger i væske-elektrolyttsystemer.
• De kan lagre mye energi, noe som gjør dem ideelle for elektriske kjøretøy.
• De blir stadig mer populære, så du kan være sikker på at du får et kvalitetsprodukt.

Lader NiMH-batterier trygt

Hurtiglading

Når du har det travelt og trenger å lade NiMH-cellene dine, er det best å bruke et smart batteri lader for å unngå overlading, noe som kan skade cellene. Her er noen tips du bør huske på:

• Bruk fast lavstrøm, med eller uten timer.
• Ikke lad i mer enn 10-20 timer.
• Bruk en vedlikeholdslading ved C/300 hvis du trenger å holde cellene i fulladet tilstand.
• Bruk en lavere driftssyklus tilnærming for å kompensere for naturlig selvutladning.

ΔV lademetode

For å forhindre celleskade, må hurtigladere avslutte ladesyklusen før overlading oppstår. Slik gjør du det:

• Overvåk spenningsendringen over tid og stopp når batteriet er fulladet.
• Overvåk spenningsendringen med hensyn til tid og stopp når den blir null.
• Bruk en konstantstrøm ladekrets.
• Avslutt ladingen når spenningen faller 5-10 mV per celle fra toppspenningen.

ΔT lademetode

Denne metoden bruker en temperatursensor for å oppdage når batteriet er fullt. Her er hva du skal gjøre:

• Bruk en konstantstrøm ladekrets.
• Overvåk hastigheten på temperaturøkningen og stopp når den når 1 °C per minutt.
• Bruk en absolutt temperaturgrense ved 60 °C.
• Følg den første hurtigladingen med en periode med vedlikeholdslading.

Sikkerhetstips

For å holde cellene dine trygge, her er noen ting du bør huske på:

• Bruk en tilbakestillbar sikring i serie med cellen, spesielt av typen bimetallstrimmel.
• Moderne NiMH-celler inneholder katalysatorer for å håndtere gasser produsert ved overlading.
• Ikke bruk en ladestrøm på mer enn 0.1 C.

Hva er utladning i oppladbare batterier?

Hva er utflod?

Utladning er prosessen der et oppladbart batteri frigjør energi. Når et batteri er utladet, slipper det i gjennomsnitt 1.25 volt per celle, som da synker til ca 1.0-1.1 volt per celle.

Hva er virkningen av utslipp?

Utladning kan ha noen forskjellige innvirkninger på et oppladbart batteri. Her er noen av de vanligste:

• Fullstendig utladning av multicellepakker kan forårsake omvendt polaritet i en eller flere celler, noe som kan skade dem permanent.
• Lavspenningsterskelutkoblinger kan forårsake irreversibel skade når cellene varierer i temperatur.
• Selvutladingshastigheten varierer mye med temperaturen, hvor lavere lagringstemperatur fører til langsommere utlading og lengre batterilevetid.

Hvordan forbedre selvutladning?

Det er noen måter å forbedre selvutladingen i oppladbare batterier:

• Bruk en sulfonert separator for å fjerne N-holdige forbindelser.
• Bruk en akrylsyrepodet PP-separator for å redusere dannelsen av Al- og Mn-avfall i separatoren.
• Fjern Co og Mn i A2B7 MH-legering for å redusere dannelsen av rusk i separatoren.
• Øk mengden elektrolytt for å redusere hydrogendiffusjonen i elektrolytten.
• Fjern Cu-holdige komponenter for å redusere mikrokort.
• Bruk PTFE-belegg på positiv elektrode for å undertrykke korrosjon.

Sammenligning av NiMH-batterier med andre typer

NiMH-celler vs. primærbatterier

NiMH-celler er det beste valget for enheter med høy drenering, som digitale kameraer, fordi de varer lenger enn primærbatterier som alkaliske. Her er hvorfor:

• NiMH-celler har en lavere indre motstand, noe som betyr at de kan håndtere høyere strømkrav uten å miste kapasitet.
• Alkaliske batterier i AA-størrelse tilbyr 2600 mAh kapasitet ved lavt strømbehov (25 mA), men kun 1300 mAh kapasitet med 500 mA belastning.
• NiMH-celler kan levere disse strømnivåene uten kapasitetstap.

NiMH-celler vs. Lithium-ion-batterier

Litium-ion-batterier har en høyere spesifikk energi enn NiMH-batterier, men de er mye dyrere. I tillegg produserer de en høyere spenning (3.2–3.7 V nominell), så du trenger kretser for å redusere spenningen hvis du vil bruke dem som en drop-in erstatning for alkaliske batterier.

Markedsandel for NiMH-batterier

Fra 2005 var NiMH-batterier bare 3 % av batterimarkedet. Men hvis du leter etter et batteri som varer, er det veien å gå!

Kraften til NiMH-batterier

Høyeffekts Ni–MH-batterier

NiMH-batterier er veien å gå hvis du leter etter en pålitelig og kraftig energikilde. De brukes ofte i AA-batterier, og de har en nominell ladekapasitet på 1.1-2.8 Ah ved 1.2 V. I tillegg kan de drive mange enheter designet for 1.5 V.

NiMH-batterier i elektriske og hybridelektriske kjøretøy

NiMH-batterier har blitt brukt i elektriske og hybridelektriske kjøretøy i årevis. Du finner dem i General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, Vectrix scooter, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid og Honda Civic Hybrid.

Oppfinnelsen av NiMH-batteriet

Stanford R. Ovshinsky oppfant og patenterte en populær forbedring av NiMH-batteriet og grunnla Ovonic Battery Company i 1982. General Motors kjøpte Ovonics' patent i 1994 og på slutten av 1990-tallet ble NiMH-batterier brukt med suksess i mange helelektriske kjøretøy.

Patentbegrensningen til NiMH-batterier

I oktober 2000 ble patentet solgt til Texaco, og en uke senere ble Texaco kjøpt opp av Chevron. Chevrons Cobasys-datterselskap leverer disse batteriene kun til store OEM-ordrer. Dette skapte en patentheftelse for store NiMH-batterier til biler.

Så hvis du leter etter en pålitelig og kraftig energikilde, er NiMH-batterier veien å gå. De har blitt brukt i elektriske og hybridelektriske kjøretøy i årevis, og de er fortsatt sterke. I tillegg, med oppfinnelsen av NiMH-batteriet, kan du være sikker på at du får det beste kvalitetsproduktet. Så, hva venter du på? Skaff deg NiMH-batterier i dag!

Hva er nikkel-kadmium (NiCAD) batterier?

Verdens første NiCad-batteri ble oppfunnet av en svensk forsker helt tilbake i 1899, og siden den gang har det vært mange forbedringer. Så hva er disse batteriene laget av?

komponenter

NiCAD-batterier er sammensatt av:

• En nikkel(III)-oksid-hydroksid-positiv elektrodeplate
• En kadmium negativ elektrodeplate
• En separator
• En kaliumhydroksidelektrolytt

Bruker

NiCAD-batterier brukes i en lang rekke produkter, for eksempel:

• Leker
• Nødbelysning
• Medisinsk utstyr
• Kommersielle og industrielle produkter
• Elektriske barberhøvler
• Toveis radioer
• Elektroverktøy

Fordeler

NiCAD-batterier har mange fordeler, for eksempel:

• De lader raskt og er enkle å lade
• De er enkle å lagre og sende
• De kan ta et stort antall belastninger
• Men de inneholder giftige metaller som kan være skadelige for miljøet

Så der har du det, NiCAD-batterier er en fin måte å gi strøm til dingsene og dingsene dine, men bare sørg for å kaste dem på riktig måte når du er ferdig!

Alt du trenger å vite om NiMH-batterier

NiMH-batterier er de nye barna på blokken, etter å ha blitt utviklet på slutten av 1960-tallet og perfeksjonert på slutten av 1980-tallet. Men hva er de og hvorfor bør du bry deg? La oss ta en titt!

Hva er det i et NiMH-batteri?

NiMH-batterier består av fire hovedkomponenter:

• En nikkelhydroksid positiv elektrodeplate
• En hydrogenion negativ elektrodeplate
• En separator
• En alkalisk elektrolytt som kaliumhydroksid

Hvor brukes NiMH-batterier?

NiMH-batterier brukes i en rekke produkter, fra bilbatterier til medisinske instrumenter, personsøkere, mobiltelefoner, videokameraer, digitale kameraer, elektriske tannbørster og mer.

Hva er fordelene med NiMH-batterier?

NiMH-batterier kommer med massevis av fordeler:

• Høy kapasitet sammenlignet med andre oppladbare batterier
• Motstår overlading og overlading
• Miljøvennlig: ingen farlige kjemikalier som kadmium, kvikksølv eller bly
• Kutt strømmen plutselig i stedet for en sakte sildre ned

Så hvis du leter etter et pålitelig, miljøvennlig batteri, er NiMH veien å gå!

Litium vs NiMH-batterier: Hva er forskjellen?

Hva er de beste applikasjonene for NiMH-batteripakker?

Leter du etter en batteripakke som ikke vil ødelegge banken? NiMH-batteripakker er veien å gå! Disse pakkene er perfekte for applikasjoner som ikke krever en superhøy energitetthet, som mobiltelefoner, medisinsk utstyr og elektriske kjøretøy. I tillegg trenger du ikke å bekymre deg for de potensielle farene forbundet med litiumprodukter.

Selvutlades ikke NiMH-batterier og er utsatt for minneeffekten?

NiMH-batterier har eksistert siden tidlig på 1970-tallet og har god sikkerhet og pålitelighet. Selv om de ikke trenger et komplekst batteristyringssystem (BMS) som litiumbatterier gjør, kan du fortsatt få et BMS for NiMH-pakken din for å hjelpe den vare lenger og kommunisere med enheten din. Og ikke bekymre deg, NiMH-batterier utlades ikke selv eller lider av minneeffekten.

Vil NiMH-batterier vare like lenge som et litiumbatteri?

NiMH-batterier har en god sykluslivstid, men de varer ikke like lenge som litiumbatterier. Imidlertid er de fortsatt et flott alternativ hvis du leter etter en kostnadseffektiv løsning.

Trenger et kabinett for NiMH tilpasset batteripakke ventilasjon som ligner på litiumkjemi?

Nei, NiMH-batteripakker trenger ikke ventilering som litiumkjemi.

Trenger jeg virkelig en BMS for NiMH-batteripakke?

Nei, du trenger ikke BMS for NiMH-batteripakken, men det kan være nyttig. En BMS kan hjelpe batteripakken din til å vare lenger og kommunisere med enheten din.

Hva er forskjellen på NiMH vs Lithium i totalkostnad og batteripakkestørrelse?

Når det kommer til pris og størrelse, er NiMH-batteripakker veien å gå! De er mer kostnadseffektive å designe og produsere, og de krever ikke en kompleks BMS slik litiumbatterier gjør. I tillegg tar de ikke så mye plass som litiumbatterier, så du kan plassere flere av dem i samme område.

Forskjeller

Nimh batterier vs alkaliske

Når det kommer til NiMH vs. alkalisk, avhenger det virkelig av dine behov. Hvis du leter etter en rask og pålitelig strømkilde, er oppladbare NiMH-batterier veien å gå. De kan vare opptil 5-10 år, så du vil spare massevis av penger i det lange løp. På den annen side, hvis du trenger et batteri for en enhet med lavt drenering som vil vare noen måneder, er alkaliske engangsbatterier veien å gå. De er billigere og mer praktiske på kort sikt. Så når det kommer til NiMH vs. alkalisk, avhenger det virkelig av dine behov og budsjett.

FAQ

Trenger NiMH-batterier en spesiell lader?

Ja, NiMH-batterier trenger en spesiell lader! Å lade NiMH-celler er litt vanskeligere enn NiCd-celler, siden spenningstoppen og påfølgende fall som signaliserer full ladning er mye mindre. Lader du dem med en NiCd-lader, risikerer du å overlade og skade cellen, noe som kan føre til redusert kapasitet og kortere levetid. Så hvis du vil at NiMH-batteriene dine skal vare, sørg for at du bruker riktig lader for jobben!

Hva er en ulempe ved å bruke disse NiMH-batteriene?

Å bruke NiMH-batterier kan være litt slitsomt. De har en tendens til å kutte strømmen plutselig når de går tom for juice, i stedet for å sakte forsvinne. I tillegg lader de seg raskt ut av seg selv. Så hvis du legger en i en skuff i et par måneder, må du lade den opp før du kan bruke den igjen. Og hvis du trenger høy effekt eller pulserende belastninger, som på digitale GSM-mobiltelefoner, bærbare transceivere eller elektroverktøy, har du det bedre med et NiCad-batteri. Så hvis du leter etter et batteri som er pålitelig og langvarig, kan det være lurt å se andre steder.

Er det OK å la NiMH-batterier være fulladet?

Ja, det er helt greit å la NiMH-batterier være fulladet! Faktisk kan du lagre dem på ubestemt tid, og de vil fortsatt ha rikelig med juice når du er klar til å bruke dem. Du trenger ikke å bekymre deg for at de mister ladningen over tid. I tillegg, hvis du finner ut at de er litt lave, bare gi dem et par lade-/utladingssykluser, så blir de gode som nye. Så fortsett og la disse NiMH-batteriene være fulladet – de har ikke noe imot det!

Hvor mange år kan NiMH-batterier vare?

NiMH-batterier kan vare i opptil 5 år, men alt avhenger av hvordan du oppbevarer dem. Oppbevar dem på et tørt sted med lav luftfuktighet, ingen etsende gasser, og ved et temperaturområde på -20°C til +45°C. Hvis du lagrer dem på et sted med høy luftfuktighet eller temperaturer under -20°C eller over +45°C, kan du ende opp med rust og batterilekkasje. Så hvis du vil at NiMH-batteriene dine skal vare, sørg for at du oppbevarer dem på rett sted! I tillegg, hvis du vil at de skal vare enda lenger, lad dem minst en gang i året for å forhindre lekkasje og forringelse. Så hvis du tar godt vare på NiMH-batteriene dine, kan de vare i opptil 5 år.

konklusjonen

NiMH-batterier er en fin måte å drive elektronikken på og blir stadig mer populære. De er pålitelige, langvarige og miljøvennlige, så du kan føle deg bra med å bruke dem. I tillegg er de enkle å finne og relativt rimelige. Så hvis du leter etter et nytt batteri til enheten din, er NiMH et godt valg. Bare husk å bruke riktig lader, og ikke glem å si "NiMH" med et smil – det vil garantert gjøre dagen din litt lysere!

Hei, jeg er Kim, en mamma og en stop-motion-entusiast med bakgrunn innen medieskaping og nettutvikling. Jeg har en enorm lidenskap for tegning og animasjon, og nå dykker jeg med hodet først inn i stop-motion-verdenen. Med bloggen min deler jeg det jeg har lært med dere.