Akumulatory NiMH: czym są?

przez kim Aktualizacja: 9 lipca 2022 r.

Czym są akumulatory NiMH? Baterie niklowo-wodorkowe to rodzaj akumulatorów. Są używane w wielu różnych urządzeniach, od samochodów po zabawki smartfony.

Mają wiele zalet w porównaniu z innymi rodzajami baterii iz tego powodu są dość popularne. Ale czym one są naprawdę?

Historia akumulatorów NiMH

Wynalazek

W 1967 roku kilka jasnych iskier w Centrum Badawczym Battelle-Geneva wpadło na pomysł i wynalazło akumulator NiMH. Został on oparty na mieszance spiekanych stopów Ti2Ni+TiNi+x i elektrod NiOOH. Daimler-Benz i Volkswagen AG zaangażowały się i sponsorowały rozwój baterii przez następne dwie dekady.

Poprawa

W latach 70. akumulator niklowo-wodorowy został skomercjalizowany do zastosowań satelitarnych, co wywołało zainteresowanie technologią wodorkową jako alternatywą dla wielkogabarytowego przechowywania wodoru. Laboratoria firmy Philips i francuska firma CNRS opracowały nowe wysokoenergetyczne stopy hybrydowe zawierające metale ziem rzadkich na elektrodę ujemną. Ale te stopy nie były stabilne w alkalicznym elektrolicie, więc nie nadawały się do użytku konsumenckiego.

Przełom

W 1987 roku Willems i Buschow dokonali przełomu, projektując akumulator, w którym zastosowano mieszaninę La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Ten akumulator zachował 84% swojej pojemności po 4000 cyklach ładowania i rozładowania. Wkrótce opracowano bardziej opłacalne ekonomicznie stopy wykorzystujące miszmetal zamiast lantanu.

Klasa konsumencka

W 1989 roku pojawiły się pierwsze konsumenckie ogniwa NiMH, aw 1998 roku firma Ovonic Battery Co. udoskonaliła strukturę i skład stopu Ti-Ni oraz opatentowała swoje innowacje. Do 2008 roku na całym świecie wyprodukowano ponad dwa miliony samochodów hybrydowych z akumulatorami NiMH.

Popularność

W Unii Europejskiej akumulatory NiMH zastąpiły akumulatory Ni-Cd do przenośnego użytku konsumenckiego. W Japonii w 2010 roku 22% sprzedanych przenośnych akumulatorów to NiMH, aw Szwajcarii w 2009 roku równoważna statystyka wyniosła około 60%. Jednak odsetek ten spadł z czasem ze względu na wzrost produkcji akumulatorów litowo-jonowych.

Przyszłość

W 2015 roku firma BASF wyprodukowała zmodyfikowaną mikrostrukturę, dzięki której akumulatory NiMH były bardziej trwałe, co umożliwiło zmiany w konstrukcji ogniw, które pozwoliły zaoszczędzić znaczną masę i zwiększyć energię właściwą do 140 watogodzin na kilogram. Tak więc przyszłość akumulatorów NiMH rysuje się w jasnych barwach!

Chemia stojąca za bateriami niklowo-wodorkowymi

Co to jest elektrochemia?

Elektrochemia to nauka o związku między elektrycznością a reakcjami chemicznymi. To nauka stojąca za bateriami i tak działają akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH).

Reakcje wewnątrz baterii NiMH

Akumulatory NiMH składają się z dwóch elektrod, dodatniej i ujemnej. Reakcje zachodzące wewnątrz baterii sprawiają, że działa. Oto, co się dzieje:

• Na elektrodzie ujemnej woda i metal łączą się z elektronem, tworząc OH- i wodorek metalu.
• Na elektrodzie dodatniej powstaje tlenowodorotlenek niklu, gdy wodorotlenek niklu i OH- łączą się z elektronem.
• Podczas ładowania reakcje przesuwają się od lewej do prawej. Podczas rozładowywania reakcje przesuwają się od prawej do lewej.

Elementy akumulatora NiMH

Elektroda ujemna akumulatora NiMH składa się ze związku międzymetalicznego. Najpopularniejszym typem jest AB5, który jest mieszaniną pierwiastków ziem rzadkich, takich jak lantan, cer, neodym i prazeodym, w połączeniu z niklem, kobaltem, manganem lub aluminium.

Niektóre akumulatory NiMH wykorzystują materiały elektrod ujemnych o większej pojemności na bazie związków AB2, którymi są tytan lub wanad w połączeniu z cyrkonem lub niklem i modyfikowane chromem, kobaltem, żelazem lub manganem.

Elektrolitem w akumulatorze NiMH jest zwykle wodorotlenek potasu, a elektrodą dodatnią jest wodorotlenek niklu. Elektrodą ujemną jest wodór w postaci śródmiąższowego wodorku metalu. Do separacji służy włóknina poliolefinowa.

Więc masz to! Teraz znasz skład chemiczny akumulatorów NiMH.

Co to jest bateria bipolarna?

Co sprawia, że ​​baterie bipolarne są wyjątkowe?

Baterie bipolarne różnią się nieco od standardowych baterii. Wykorzystują stały separator żelowy z membraną polimerową, który pomaga zapobiegać zwarciom w układach ciecz-elektrolit. To czyni je doskonałym wyborem dla pojazdów elektrycznych, ponieważ mogą przechowywać dużo energii i zapewniać jej bezpieczeństwo.

Dlaczego powinienem dbać o baterie bipolarne?

Jeśli szukasz baterii, która może przechowywać dużo energii i zapewniać jej bezpieczeństwo, bateria bipolarna może być dla Ciebie właściwym wyborem. Stają się coraz bardziej popularne w pojazdach elektrycznych, więc jeśli szukasz takiego na rynku, zdecydowanie powinieneś rozważyć akumulator bipolarny. Dlatego:

• Zostały zaprojektowane, aby zapobiegać zwarciom w układach ciecz-elektrolit.
• Mogą magazynować dużo energii, dzięki czemu idealnie nadają się do pojazdów elektrycznych.
• Stają się one coraz bardziej popularne, więc możesz być pewien, że otrzymujesz produkt wysokiej jakości.

Bezpieczne ładowanie akumulatorów NiMH

Szybkie ładowanie

Kiedy się spieszysz i musisz naładować ogniwa NiMH, najlepiej jest użyć inteligentnej baterii Ładowarka aby uniknąć przeładowania, które może uszkodzić ogniwa. Oto kilka wskazówek, o których warto pamiętać:

• Użyj stałego niskiego prądu, z timerem lub bez.
• Nie ładuj dłużej niż 10-20 godzin.
• Użyj ładowania podtrzymującego przy C/300, jeśli chcesz, aby Twoje ogniwa były w pełni naładowane.
• Użyj metody o niższym cyklu pracy, aby zrównoważyć naturalne samorozładowanie.

Metoda ładowania ΔV

Aby zapobiec uszkodzeniu ogniwa, szybkie ładowarki muszą zakończyć cykl ładowania przed wystąpieniem przeładowania. Oto jak to zrobić:

• Monitoruj zmianę napięcia w czasie i zatrzymaj się, gdy bateria będzie w pełni naładowana.
• Monitoruj zmianę napięcia w czasie i zatrzymaj, gdy spadnie do zera.
• Użyj obwodu ładowania o stałym natężeniu.
• Zakończ ładowanie, gdy napięcie spadnie o 5-10 mV na ogniwo od napięcia szczytowego.

Metoda ładowania ΔT

W tej metodzie czujnik temperatury wykrywa, kiedy bateria jest pełna. Oto, co należy zrobić:

• Użyj obwodu ładowania o stałym natężeniu.
• Monitoruj tempo wzrostu temperatury i zatrzymaj, gdy osiągnie 1 °C na minutę.
• Użyj bezwzględnego odcięcia temperatury przy 60 °C.
• Po początkowym szybkim ładowaniu należy przeprowadzić okres ładowania podtrzymującego.

Wskazówki bezpieczeństwa

Aby Twoje komórki były bezpieczne, pamiętaj o kilku rzeczach:

• Użyj resetowalnego bezpiecznika szeregowo z ogniwem, szczególnie typu bimetalowego.
• Nowoczesne ogniwa NiMH zawierają katalizatory do obsługi gazów powstających w wyniku przeładowania.
• Nie używaj prądu ładowania większego niż 0.1 C.

Co to jest rozładowanie w akumulatorach?

Co to jest absolutorium?

Rozładowanie to proces, w którym akumulator uwalnia energię. Gdy akumulator jest rozładowany, uwalnia średnio 1.25 wolta na ogniwo, które następnie spada do około 1.0-1.1 wolta na ogniwo.

Jaki jest wpływ rozładowania?

Rozładowanie może mieć kilka różnych skutków dla akumulatora. Oto niektóre z najczęstszych:

• Całkowite rozładowanie pakietów wieloogniwowych może spowodować odwrotną polaryzację w jednym lub kilku ogniwach, co może spowodować ich trwałe uszkodzenie.
• Odcięcia niskiego progu napięcia mogą spowodować nieodwracalne uszkodzenia, gdy ogniwa różnią się temperaturą.
• Szybkość samorozładowania różni się znacznie w zależności od temperatury, gdzie niższa temperatura przechowywania prowadzi do wolniejszego rozładowania i dłuższej żywotności baterii.

Jak poprawić samorozładowanie?

Istnieje kilka sposobów poprawy samorozładowania akumulatorów:

• Użyj sulfonowanego separatora, aby usunąć związki zawierające N.
• Użyj separatora PP szczepionego kwasem akrylowym, aby zredukować powstawanie zanieczyszczeń Al i Mn w separatorze.
• Usuń Co i Mn ze stopu A2B7 MH, aby zmniejszyć tworzenie się zanieczyszczeń w separatorze.
• Zwiększ ilość elektrolitu, aby zmniejszyć dyfuzję wodoru w elektrolicie.
• Usuń komponenty zawierające Cu, aby zmniejszyć mikrozwarcia.
• Użyj powłoki PTFE na elektrodzie dodatniej, aby powstrzymać korozję.

Porównanie akumulatorów NiMH z innymi typami

Ogniwa NiMH a akumulatory pierwotne

Ogniwa NiMH to najlepszy wybór dla urządzeń o dużym poborze mocy, takich jak urządzenia cyfrowe kamery, ponieważ działają dłużej niż zwykłe baterie, takie jak alkaliczne. Dlatego:

• Ogniwa NiMH mają niższą rezystancję wewnętrzną, co oznacza, że ​​mogą obsłużyć wyższe zapotrzebowanie na prąd bez utraty pojemności.
• Baterie alkaliczne AA oferują pojemność 2600 mAh przy niskim poborze prądu (25 mA), ale tylko 1300 mAh przy obciążeniu 500 mA.
• Ogniwa NiMH mogą dostarczać te poziomy prądu bez utraty pojemności.

Ogniwa NiMH a akumulatory litowo-jonowe

Akumulatory litowo-jonowe mają wyższą energię właściwą niż akumulatory NiMH, ale są znacznie droższe. Ponadto wytwarzają wyższe napięcie (3.2–3.7 V nominalnie), więc potrzebujesz obwodów elektrycznych, aby zmniejszyć napięcie, jeśli chcesz ich używać jako zamiennika baterii alkalicznych.

Udział w rynku akumulatorów NiMH

Od 2005 roku akumulatory NiMH stanowiły zaledwie 3% rynku akumulatorów. Ale jeśli szukasz baterii, która wytrzyma, to są one dla Ciebie!

Moc baterii NiMH

Akumulatory Ni-MH o dużej mocy

Akumulatory NiMH to dobry wybór, jeśli szukasz niezawodnego i wydajnego źródła energii. Są powszechnie stosowane w bateriach AA i mają nominalną pojemność ładowania 1.1-2.8 Ah przy napięciu 1.2 V. Ponadto mogą obsługiwać wiele urządzeń zaprojektowanych dla napięcia 1.5 V.

Akumulatory NiMH w pojazdach elektrycznych i hybrydowo-elektrycznych

Akumulatory NiMH od lat stosowane są w pojazdach elektrycznych i hybrydowo-elektrycznych. Można je znaleźć w General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, skuter Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid i Honda Civic Hybrid.

Wynalazek baterii NiMH

Stanford R. Ovshinsky wynalazł i opatentował popularne ulepszenie akumulatora NiMH i założył Ovonic Battery Company w 1982 roku. General Motors kupił patent Ovonics w 1994 roku, a pod koniec lat 1990. akumulatory NiMH były z powodzeniem używane w wielu w pełni elektrycznych pojazdach.

Obciążenie patentowe akumulatorów NiMH

W październiku 2000 roku patent został sprzedany firmie Texaco, a tydzień później Texaco zostało przejęte przez firmę Chevron. Spółka zależna firmy Chevron, Cobasys, dostarcza te akumulatory tylko do dużych zamówień OEM. Stworzyło to obciążenie patentowe dla dużych samochodowych akumulatorów NiMH.

Tak więc, jeśli szukasz niezawodnego i wydajnego źródła energii, akumulatory NiMH są najlepszym rozwiązaniem. Od lat są używane w pojazdach elektrycznych i hybrydowo-elektrycznych i nadal są mocne. Ponadto dzięki wynalezieniu akumulatora NiMH możesz mieć pewność, że otrzymujesz produkt najwyższej jakości. Więc na co czekasz? Kup akumulatory NiMH już dziś!

Czym są akumulatory niklowo-kadmowe (NiCAD)?

Pierwsza na świecie bateria niklowo-kadmowa została wynaleziona przez szwedzkiego naukowca już w 1899 roku i od tego czasu wprowadzono wiele ulepszeń. Z czego więc są zrobione te baterie?

Podzespoly Komputerowe

Baterie NiCAD składają się z:

• Płytka elektrody dodatniej z tlenku niklu (III) i wodorotlenku
• Płytka z elektrodą ujemną kadmu
• Separator
• Elektrolit wodorotlenku potasu

Używa

Baterie NiCAD są stosowane w wielu różnych produktach, takich jak:

• Zabawki
• Oświetlenie awaryjne
• Wyposażenie medyczne
• Produkty komercyjne i przemysłowe
• Elektryczne maszynki do golenia
• Radia dwukierunkowe
• Elektronarzędzia

Benefity

Baterie NiCAD mają wiele zalet, takich jak:

• Ładują się szybko i są łatwe do naładowania
• Łatwo je przechowywać i wysyłać
• Mogą przyjąć dużą liczbę opłat
• Ale zawierają toksyczne metale, które mogą być szkodliwe dla środowiska

Więc masz to, baterie NiCAD to świetny sposób na zasilanie gadżetów i gadżetów, ale po prostu upewnij się, że pozbyłeś się ich prawidłowo, kiedy skończysz!

Wszystko, co musisz wiedzieć o akumulatorach NiMH

Akumulatory NiMH to nowe dzieci w bloku, opracowane pod koniec lat sześćdziesiątych i udoskonalone pod koniec lat osiemdziesiątych. Ale czym one są i dlaczego powinno Cię to obchodzić? Spójrzmy!

Co znajduje się w akumulatorze NiMH?

Akumulatory NiMH składają się z czterech głównych elementów:

• Płytka elektrody dodatniej z wodorotlenku niklu
• Płytka z elektrodą ujemną jonów wodorowych
• Separator
• Elektrolit zasadowy, taki jak wodorotlenek potasu

Gdzie są używane akumulatory NiMH?

Akumulatory NiMH są stosowane w wielu produktach, od akumulatorów samochodowych po instrumenty medyczne, pagery, telefony komórkowe, kamery, aparaty cyfrowe, elektryczne szczoteczki do zębów i wiele innych.

Jakie są zalety akumulatorów NiMH?

Akumulatory NiMH mają mnóstwo zalet:

• Duża pojemność w porównaniu do innych akumulatorów
• Odporny na przeładowanie i nadmierne rozładowanie
• Przyjazny dla środowiska: brak niebezpiecznych substancji chemicznych, takich jak kadm, rtęć lub ołów
• Odetnij zasilanie nagle, zamiast powolnego spływu

Więc jeśli szukasz niezawodnej, przyjaznej dla środowiska baterii, NiMH jest dla Ciebie!

Baterie litowe i NiMH: jaka jest różnica?

Jakie są najlepsze zastosowania akumulatorów NiMH?

Szukasz akumulatora, który nie zrujnuje banku? Akumulatory NiMH to strzał w dziesiątkę! Pakiety te są idealne do zastosowań, które nie wymagają bardzo dużej gęstości energii, takich jak telefony komórkowe, urządzenia medyczne i pojazdy elektryczne. Ponadto nie musisz się martwić o potencjalne zagrożenia związane z produktami litowymi.

Czy akumulatory NiMH nie rozładowują się samoistnie i nie są podatne na efekt pamięci?

Akumulatory NiMH są dostępne od wczesnych lat 1970. i cieszą się dobrymi wynikami w zakresie bezpieczeństwa i niezawodności. Chociaż nie potrzebują one złożonego systemu zarządzania baterią (BMS), jak baterie litowe, nadal możesz uzyskać BMS dla swojego pakietu NiMH, aby wydłużyć jego żywotność i komunikować się z urządzeniem. I nie martw się, akumulatory NiMH nie rozładowują się samoczynnie ani nie mają efektu pamięci.

Czy baterie NiMH wytrzymają tak długo, jak bateria litowa?

Akumulatory NiMH mają dobrą żywotność, ale nie tak długo, jak akumulatory litowe. Jednak nadal są świetną opcją, jeśli szukasz opłacalnego rozwiązania.

Czy obudowa dla niestandardowego zestawu akumulatorów NiMH wymaga wentylacji podobnej do chemii litowej?

Nie, akumulatory NiMH nie wymagają odpowietrzania, takiego jak chemia litowa.

Czy naprawdę potrzebuję BMS do akumulatora NiMH?

Nie, nie potrzebujesz BMS do swojego zestawu akumulatorów NiMH, ale może być pomocny. BMS może wydłużyć żywotność baterii i komunikować się z urządzeniem.

Jaka jest różnica między NiMH a litem pod względem całkowitego kosztu i rozmiaru akumulatora?

Jeśli chodzi o koszty i rozmiary, akumulatory NiMH są najlepszym wyborem! Są bardziej opłacalne w projektowaniu i produkcji i nie wymagają złożonego BMS, jak baterie litowe. Ponadto nie zajmują tak dużo miejsca jak baterie litowe, więc możesz zmieścić ich więcej w tym samym miejscu.

Różnice

Baterie Nimh kontra alkaliczne

Jeśli chodzi o NiMH vs. alkaliczne, to naprawdę zależy od twoich potrzeb. Jeśli szukasz szybkiego i niezawodnego źródła zasilania, najlepszym rozwiązaniem są akumulatory NiMH. Mogą trwać do 5-10 lat, więc na dłuższą metę zaoszczędzisz mnóstwo pieniędzy. Z drugiej strony, jeśli potrzebujesz baterii do urządzenia o niskim zużyciu energii, która wystarczy na kilka miesięcy, najlepszym rozwiązaniem są baterie alkaliczne jednorazowego użytku. Są tańsze i wygodniejsze na krótką metę. Tak więc, jeśli chodzi o NiMH vs. alkaliczne, to naprawdę zależy od twoich potrzeb i budżetu.

FAQ

Czy akumulatory NiMH wymagają specjalnej ładowarki?

Tak, akumulatory NiMH wymagają specjalnej ładowarki! Ładowanie ogniw NiMH jest nieco trudniejsze niż ogniw NiCd, ponieważ szczyt napięcia i następujący po nim spadek, który sygnalizuje pełne naładowanie, jest znacznie mniejszy. Jeśli ładujesz je ładowarką NiCd, ryzykujesz przeładowaniem i uszkodzeniem ogniwa, co może prowadzić do zmniejszenia pojemności i krótszej żywotności. Jeśli więc chcesz, aby Twoje akumulatory NiMH działały długo, upewnij się, że używasz odpowiedniej ładowarki do pracy!

Jakie są wady używania tych akumulatorów NiMH?

Korzystanie z akumulatorów NiMH może być nieco uciążliwe. Mają tendencję do nagłego odcinania zasilania, gdy zabraknie im soku, zamiast powoli zanikać. Ponadto szybko się samorozładowują. Więc jeśli zostawisz jeden w szufladzie na kilka miesięcy, będziesz musiał go naładować, zanim będziesz mógł go ponownie użyć. A jeśli potrzebujesz dużej mocy lub obciążeń impulsowych, jak w cyfrowych telefonach komórkowych GSM, przenośnych nadajnikach-odbiornikach lub elektronarzędziach, lepiej będzie z baterią niklowo-kadmową. Więc jeśli szukasz niezawodnej i trwałej baterii, możesz poszukać gdzie indziej.

Czy pozostawienie akumulatorów NiMH w pełni naładowanych jest w porządku?

Tak, pozostawienie w pełni naładowanych akumulatorów NiMH jest całkowicie w porządku! W rzeczywistości możesz je przechowywać w nieskończoność i nadal będą miały dużo soku, gdy będziesz gotowy do ich użycia. Nie musisz się martwić, że z czasem stracą ładunek. Ponadto, jeśli okaże się, że są nieco za niskie, po prostu daj im kilka cykli ładowania/rozładowania, a będą jak nowe. Śmiało, zostaw te akumulatory NiMH w pełni naładowane – nie będą miały nic przeciwko!

Ile lat mogą wytrzymać akumulatory NiMH?

Akumulatory NiMH mogą wytrzymać do 5 lat, ale wszystko zależy od tego, jak je przechowujesz. Przechowywać je w suchym miejscu o niskiej wilgotności, bez gazów korozyjnych iw temperaturze od -20°C do +45°C. Jeśli przechowujesz je w miejscu o wysokiej wilgotności lub temperaturze poniżej -20°C lub powyżej +45°C, może dojść do korozji i wycieku z baterii. Jeśli więc chcesz, aby Twoje akumulatory NiMH działały długo, upewnij się, że przechowujesz je we właściwym miejscu! Ponadto, jeśli chcesz, aby działały jeszcze dłużej, ładuj je co najmniej raz w roku, aby zapobiec wyciekom i pogorszeniu. Tak więc, jeśli dobrze dbasz o swoje akumulatory NiMH, mogą one działać do 5 lat.

Wnioski

Akumulatory NiMH to świetny sposób na zasilanie elektroniki i stają się coraz bardziej popularne. Są niezawodne, trwałe i przyjazne dla środowiska, więc możesz czuć się dobrze, używając ich. Ponadto są łatwe do znalezienia i stosunkowo niedrogie. Jeśli więc szukasz nowej baterii do swojego urządzenia, NiMH to doskonały wybór. Pamiętaj tylko, aby używać odpowiedniej ładowarki i nie zapomnij powiedzieć „NiMH” z uśmiechem — z pewnością sprawi, że Twój dzień będzie trochę jaśniejszy!

Cześć, jestem Kim, jestem mamą i entuzjastką animacji poklatkowej z doświadczeniem w tworzeniu mediów i tworzeniu stron internetowych. Mam ogromną pasję do rysowania i animacji, a teraz rzucam się w świat animacji poklatkowej. Na moim blogu dzielę się z wami moją nauką.