Baterias NiMH: o que são?

por Kim Atualizado: 9 de julho de 2022

O que são baterias NiMH? As baterias de níquel-hidreto metálico são um tipo de bateria recarregável. Eles são usados ​​em muitos dispositivos diferentes, de carros a brinquedos para Smartphones.

Eles têm muitas vantagens sobre outros tipos de baterias e são bastante populares por causa disso. Mas o que eles são realmente?

A história das baterias NiMH

A invenção

Em 1967, algumas faíscas brilhantes no Battelle-Geneva Research Center tiveram uma ideia e inventaram a bateria NiMH. Foi baseado em uma mistura de ligas sinterizadas de Ti2Ni+TiNi+x e eletrodos de NiOOH. A Daimler-Benz e a Volkswagen AG se envolveram e patrocinaram o desenvolvimento da bateria nas duas décadas seguintes.

A melhoria

Na década de 70, a bateria de níquel-hidrogênio foi comercializada para aplicações em satélites, o que despertou o interesse na tecnologia de hidreto como alternativa ao armazenamento volumoso de hidrogênio. Os Laboratórios Philips e o CNRS da França desenvolveram novas ligas híbridas de alta energia incorporando metais de terras raras para o eletrodo negativo. Mas essas ligas não eram estáveis ​​em eletrólito alcalino, então não eram adequadas para uso do consumidor.

A descoberta

Em 1987, Willems e Buschow fizeram uma inovação com seu projeto de bateria, que usava uma mistura de La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Esta bateria manteve 84% de sua capacidade de carga após 4000 ciclos de carga-descarga. Ligas economicamente viáveis ​​usando mischmetal em vez de lantânio logo foram desenvolvidas.

O Grau do Consumidor

Em 1989, as primeiras células de NiMH de grau de consumo tornaram-se disponíveis e, em 1998, a Ovonic Battery Co. melhorou a estrutura e a composição da liga Ti-Ni e patenteou suas inovações. Em 2008, mais de dois milhões de carros híbridos em todo o mundo foram fabricados com baterias NiMH.

A popularidade

Na União Européia, as baterias NiMH substituíram as baterias Ni-Cd para uso do consumidor portátil. No Japão, em 2010, 22% das baterias recarregáveis ​​portáteis vendidas eram de NiMH, e na Suíça, em 2009, a estatística equivalente era de cerca de 60%. Mas esse percentual caiu com o tempo devido ao aumento da fabricação de baterias de íon-lítio.

O Futuro

Em 2015, a BASF produziu uma microestrutura modificada que tornou as baterias NiMH mais duráveis, permitindo alterações no design da célula que economizaram peso considerável e aumentaram a energia específica para 140 watts-hora por quilograma. Portanto, o futuro das baterias NiMH parece brilhante!

A química por trás das baterias de hidreto de níquel-metal

O que é Eletroquímica?

A eletroquímica é o estudo da relação entre a eletricidade e as reações químicas. É a ciência por trás das baterias e é assim que as baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH) funcionam.

As reações dentro de uma bateria NiMH

As baterias de NiMH são compostas por dois eletrodos, um positivo e um negativo. As reações que ocorrem dentro da bateria são o que a fazem funcionar. Aqui está o que está acontecendo:

• No eletrodo negativo, a água e um metal se combinam com um elétron para formar um OH- e um hidreto de metal.
• No eletrodo positivo, oxihidróxido de níquel é formado quando o hidróxido de níquel e um OH- se combinam com um elétron.
• Durante o carregamento, as reações se movem da esquerda para a direita. Durante a descarga, as reações se movem da direita para a esquerda.

Os componentes de uma bateria NiMH

O eletrodo negativo de uma bateria NiMH é feito de um composto intermetálico. O tipo mais comum é o AB5, que é uma mistura de elementos de terras raras como lantânio, cério, neodímio e praseodímio, combinados com níquel, cobalto, manganês ou alumínio.

Algumas baterias de NiMH usam materiais de eletrodo negativo de maior capacidade baseados em compostos AB2, que são titânio ou vanádio combinados com zircônio ou níquel e modificados com cromo, cobalto, ferro ou manganês.

O eletrólito em uma bateria NiMH é geralmente hidróxido de potássio, e o eletrodo positivo é hidróxido de níquel. O eletrodo negativo é o hidrogênio na forma de um hidreto de metal intersticial. Poliolefina não tecida é usada para separação.

Então aí está! Agora você conhece a química por trás das baterias NiMH.

O que é uma bateria bipolar?

O que torna as baterias bipolares únicas?

As baterias bipolares são um pouco diferentes das baterias padrão. Eles usam um separador de gel de membrana de polímero sólido, que ajuda a evitar que ocorram curtos-circuitos em sistemas de eletrólito líquido. Isso os torna uma ótima opção para veículos elétricos, pois podem armazenar muita energia e mantê-la segura.

Por que devo me preocupar com baterias bipolares?

Se você está procurando uma bateria que possa armazenar muita energia e mantê-la segura, uma bateria bipolar pode ser a escolha certa para você. Eles estão se tornando cada vez mais populares para veículos elétricos; portanto, se você estiver procurando por um, considere definitivamente uma bateria bipolar. Aqui está o porquê:

• Eles são projetados para evitar que ocorram curtos-circuitos em sistemas de eletrólito líquido.
• Eles podem armazenar muita energia, tornando-os ideais para veículos elétricos.
• Eles estão se tornando cada vez mais populares, então você pode ter certeza de que está adquirindo um produto de qualidade.

Carregando suas baterias NiMH com segurança

Carregamento rápido

Quando você está com pressa e precisa carregar suas células NiMH, é melhor usar uma bateria inteligente carregador para evitar sobrecarga, o que pode danificar as células. Aqui estão algumas dicas para manter em mente:

• Use uma corrente baixa fixa, com ou sem temporizador.
• Não carregue por mais de 10-20 horas.
• Use uma carga lenta em C/300 se precisar manter suas células totalmente carregadas.
• Use uma abordagem de ciclo de trabalho mais baixo para compensar a autodescarga natural.

Método de carregamento ΔV

Para evitar danos às células, os carregadores rápidos devem encerrar seu ciclo de carga antes que ocorra sobrecarga. Veja como fazer:

• Monitore a mudança de tensão com o tempo e pare quando a bateria estiver totalmente carregada.
• Monitore a mudança de tensão em relação ao tempo e pare quando chegar a zero.
• Use um circuito de carga de corrente constante.
• Termine o carregamento quando a tensão cair 5-10 mV por célula a partir da tensão de pico.

Método de Carregamento ΔT

Este método usa um sensor de temperatura para detectar quando a bateria está cheia. Veja o que fazer:

• Use um circuito de carga de corrente constante.
• Monitore a taxa de aumento de temperatura e pare quando atingir 1 °C por minuto.
• Use um corte absoluto de temperatura a 60 °C.
• Siga a carga rápida inicial com um período de carga lenta.

Dicas de segurança

Para manter suas células seguras, aqui estão algumas coisas a serem lembradas:

• Use um fusível reinicializável em série com a célula, principalmente do tipo tira bimetálica.
• As células NiMH modernas contêm catalisadores para lidar com gases produzidos por sobrecarga.
• Não use uma corrente de carga superior a 0.1 C.

O que é descarga em baterias recarregáveis?

O que é Descarga?

A descarga é o processo de liberação de energia de uma bateria recarregável. Quando uma bateria é descarregada, ela libera uma média de 1.25 volts por célula, que então diminui para cerca de 1.0-1.1 volts por célula.

Qual é o impacto da alta?

A descarga pode ter alguns impactos diferentes em uma bateria recarregável. Aqui estão alguns dos mais comuns:

• A descarga completa de pacotes multicélulas pode causar polaridade reversa em uma ou mais células, o que pode danificá-las permanentemente.
• Cortes de limite de baixa voltagem podem causar danos irreversíveis quando as células variam em temperatura.
• A taxa de auto-descarga varia muito com a temperatura, onde a temperatura de armazenamento mais baixa leva a uma descarga mais lenta e maior vida útil da bateria.

Como melhorar a auto-descarga?

Existem algumas maneiras de melhorar a auto-descarga em baterias recarregáveis:

• Use um separador sulfonado para remover compostos contendo N.
• Use um separador de PP enxertado com ácido acrílico para reduzir a formação de detritos de Al e Mn no separador.
• Remova Co e Mn na liga A2B7 MH para reduzir a formação de detritos no separador.
• Aumente a quantidade de eletrólito para reduzir a difusão de hidrogênio no eletrólito.
• Remova os componentes que contêm Cu para reduzir o microcurto.
• Use revestimento de PTFE no eletrodo positivo para suprimir a corrosão.

Comparando baterias NiMH com outros tipos

Células NiMH vs. Baterias Primárias

As células NiMH são a escolha certa para dispositivos de alto consumo, como digital câmeras, porque duram mais que as pilhas primárias como as alcalinas. Aqui está o porquê:

• As células NiMH têm uma resistência interna mais baixa, o que significa que podem lidar com demandas de corrente mais altas sem perder capacidade.
• As baterias alcalinas tamanho AA oferecem capacidade de 2600 mAh com baixa demanda de corrente (25 mA), mas apenas 1300 mAh com uma carga de 500 mA.
• As células NiMH podem fornecer esses níveis de corrente sem qualquer perda de capacidade.

Células NiMH vs. Baterias de íon de lítio

As baterias de íon-lítio têm uma energia específica mais alta do que as baterias de NiMH, mas são muito mais caras. Além disso, elas produzem uma voltagem mais alta (nominal de 3.2–3.7 V), então você precisa de um circuito para reduzir a voltagem se quiser usá-las como um substituto para baterias alcalinas.

Participação no mercado de baterias NiMH

Em 2005, as baterias NiMH representavam apenas 3% do mercado de baterias. Mas se você está procurando uma bateria que dure, eles são o caminho certo!

O poder das baterias NiMH

Baterias Ni-MH de alta potência

As baterias NiMH são o caminho a seguir se você estiver procurando por uma fonte de energia confiável e poderosa. Eles são comumente usados ​​em baterias AA e têm uma capacidade de carga nominal de 1.1-2.8 Ah a 1.2 V. Além disso, eles podem operar muitos dispositivos projetados para 1.5 V.

Baterias NiMH em veículos elétricos e híbrido-elétricos

As baterias NiMH têm sido usadas em veículos elétricos e híbridos elétricos há anos. Você pode encontrá-los na General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, scooter Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid e Honda Civic Hybrid.

A invenção da bateria de NiMH

Stanford R. Ovshinsky inventou e patenteou uma melhoria popular da bateria NiMH e fundou a Ovonic Battery Company em 1982. A General Motors comprou a patente da Ovonics em 1994 e no final dos anos 1990, as baterias NiMH estavam sendo usadas com sucesso em muitos veículos totalmente elétricos.

A oneração de patentes de baterias NiMH

Em outubro de 2000, a patente foi vendida para a Texaco e, uma semana depois, a Texaco foi adquirida pela Chevron. A subsidiária Cobasys da Chevron fornece essas baterias apenas para grandes pedidos de OEM. Isso criou um ônus de patente para grandes baterias NiMH automotivas.

Então, se você está procurando uma fonte confiável e poderosa de energia, as baterias NiMH são o caminho certo. Eles são usados ​​em veículos elétricos e híbridos elétricos há anos e ainda estão fortes. Além disso, com a invenção da bateria NiMH, você pode ter certeza de que está obtendo o produto da melhor qualidade. Então, o que você está esperando? Obtenha suas baterias NiMH hoje!

O que são baterias de níquel-cádmio (NiCAD)?

A primeira bateria de NiCad do mundo foi inventada por um cientista sueco em 1899 e, desde então, houve muitas melhorias. Então, de que são feitas essas baterias?

Componentes

As baterias NiCAD são compostas por:

• Uma placa de eletrodo positivo de óxido-hidróxido de níquel (III)
• Uma placa de eletrodo negativo de cádmio
• um separador
• Um eletrólito de hidróxido de potássio

Uso

As baterias NiCAD são usadas em uma ampla variedade de produtos, como:

• Brinquedos
• Luz de emergência
• Equipamento médico
• Produtos comerciais e industriais
• Barbeadores elétricos
• Rádios bidirecionais
• Ferramentas elétricas

Benefícios

As baterias NiCAD têm muitos benefícios, como:

• Eles carregam rapidamente e são fáceis de carregar
• Eles são fáceis de armazenar e enviar
• Eles podem receber um grande número de cargas
• Mas, eles contêm metais tóxicos que podem ser prejudiciais ao meio ambiente

Então, aí está, as baterias NiCAD são uma ótima maneira de ligar seus gadgets e aparelhos, mas certifique-se de descartá-las adequadamente quando terminar!

Tudo o que você precisa saber sobre baterias NiMH

As baterias NiMH são as novas crianças do mercado, tendo sido desenvolvidas no final dos anos 1960 e aperfeiçoadas no final dos anos 1980. Mas o que são e por que você deveria se importar? Vamos dar uma olhada!

O que há em uma bateria NiMH?

As baterias NiMH são compostas por quatro componentes principais:

• Uma placa de eletrodo positivo de hidróxido de níquel
• Uma placa de eletrodo negativo de íons de hidrogênio
• um separador
• Um eletrólito alcalino como o hidróxido de potássio

Onde as baterias NiMH são usadas?

As baterias NiMH são usadas em uma variedade de produtos, desde baterias automotivas até instrumentos médicos, pagers, telefones celulares, filmadoras, câmeras digitais, escovas de dentes elétricas e muito mais.

Quais são os benefícios das baterias NiMH?

As baterias NiMH vêm com uma tonelada de vantagens:

• Alta capacidade em comparação com outras baterias recarregáveis
• Resiste ao excesso de carga e descarga excessiva
• Ambientalmente amigável: sem produtos químicos perigosos como cádmio, mercúrio ou chumbo
• Corte a energia repentinamente, em vez de um gotejamento lento

Portanto, se você está procurando uma bateria confiável e ecológica, NiMH é o caminho certo!

Baterias de lítio x NiMH: qual é a diferença?

Quais são as melhores aplicações para baterias NiMH?

Você está procurando uma bateria que não vai quebrar o banco? As baterias NiMH são o caminho certo! Esses pacotes são perfeitos para aplicações que não requerem densidade de energia superalta, como telefones celulares, dispositivos médicos e veículos elétricos. Além disso, você não precisa se preocupar com os riscos potenciais associados aos produtos de lítio.

As baterias NiMH não se autodescarregam e são propensas ao efeito memória?

As baterias NiMH existem desde o início dos anos 1970 e têm um bom histórico de segurança e confiabilidade. Embora eles não precisem de um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) complexo como as baterias de lítio, você ainda pode obter um BMS para seu pacote de NiMH para ajudá-lo a durar mais e se comunicar com seu dispositivo. E não se preocupe, as baterias NiMH não se descarregam automaticamente nem sofrem com o efeito memória.

As baterias NiMH duram tanto quanto uma bateria de lítio?

As baterias NiMH têm um bom desempenho de ciclo de vida, mas não duram tanto quanto as baterias de lítio. No entanto, eles ainda são uma ótima opção se você estiver procurando por uma solução econômica.

Um gabinete para bateria personalizada de NiMH precisa de ventilação semelhante à química de lítio?

Não, as baterias NiMH não precisam de ventilação como a química do lítio.

Eu realmente preciso de um BMS para bateria NiMH?

Não, você não precisa de um BMS para sua bateria NiMH, mas pode ser útil. Um BMS pode ajudar sua bateria a durar mais e se comunicar com seu dispositivo.

Qual é a diferença entre NiMH e lítio no custo total e no tamanho da bateria?

Quando se trata de custo e tamanho, as baterias NiMH são o caminho certo! Eles são mais econômicos para projetar e fabricar e não requerem um BMS complexo como as baterias de lítio. Além disso, elas não ocupam tanto espaço quanto as baterias de lítio, então você pode colocar mais delas na mesma área.

Diferenças

Pilhas Nimh x Alcalinas

Quando se trata de NiMH versus alcalino, isso realmente depende de suas necessidades. Se você está procurando uma fonte de energia rápida e confiável, as baterias NiMH recarregáveis ​​são o caminho certo. Eles podem durar de 5 a 10 anos, então você economizará muito dinheiro a longo prazo. Por outro lado, se você precisar de uma bateria para um dispositivo de baixo consumo que dure alguns meses, as baterias alcalinas de uso único são o caminho a percorrer. Eles são mais baratos e mais convenientes no curto prazo. Portanto, quando se trata de NiMH versus alcalino, isso realmente depende de suas necessidades e orçamento.

Perguntas frequentes

As baterias NiMH precisam de um carregador especial?

Sim, as baterias NiMH precisam de um carregador especial! Carregar células NiMH é um pouco mais complicado do que células NiCd, uma vez que o pico de tensão e a queda subsequente que sinalizam uma carga completa são muito menores. Se você carregá-los com um carregador de NiCd, corre o risco de sobrecarregar e danificar a célula, o que pode levar a uma redução da capacidade e uma vida útil mais curta. Portanto, se você deseja que suas baterias NiMH durem, certifique-se de usar o carregador certo para o trabalho!

Qual é a desvantagem de usar essas baterias NiMH?

Usar baterias NiMH pode ser um pouco chato. Eles tendem a cortar a energia repentinamente quando ficam sem suco, em vez de desaparecerem lentamente. Além disso, eles se auto-descarregam rapidamente. Portanto, se você deixar um em uma gaveta por alguns meses, terá que recarregá-lo antes de poder usá-lo novamente. E se você precisar de cargas de alta potência ou pulsadas, como em telefones celulares digitais GSM, transceptores portáteis ou ferramentas elétricas, é melhor usar uma bateria de NiCad. Portanto, se você está procurando uma bateria confiável e duradoura, pode procurar em outro lugar.

Posso deixar as baterias de NiMH totalmente carregadas?

Sim, não há problema em deixar as baterias NiMH totalmente carregadas! Na verdade, você pode armazená-los indefinidamente e eles ainda terão muito suco quando estiver pronto para usá-los. Não há necessidade de se preocupar com eles perdendo sua carga ao longo do tempo. Além disso, se você achar que eles estão um pouco baixos, basta dar alguns ciclos de carga/descarga e eles ficarão bons como novos. Então vá em frente e deixe as baterias NiMH totalmente carregadas – elas não vão se importar!

Quantos anos duram as baterias de NiMH?

As baterias NiMH podem durar até 5 anos, mas tudo depende de como você as armazena. Guarde-os em local seco, com baixa umidade, sem gases corrosivos e em uma faixa de temperatura de -20°C a +45°C. Se você armazená-los em um local com alta umidade ou temperaturas abaixo de -20°C ou acima de +45°C, você pode acabar com ferrugem e vazamento da bateria. Portanto, se você deseja que suas baterias NiMH durem, certifique-se de armazená-las no lugar certo! Além disso, se você quiser que eles durem ainda mais, carregue-os pelo menos uma vez por ano para evitar vazamentos e deterioração. Então, se você cuidar bem de suas baterias NiMH, elas podem durar até 5 anos.

Conclusão

As baterias NiMH são uma ótima maneira de alimentar seus eletrônicos e estão se tornando cada vez mais populares. Eles são confiáveis, duradouros e ecologicamente corretos, então você pode se sentir bem ao usá-los. Além disso, eles são fáceis de encontrar e relativamente baratos. Então, se você está procurando uma bateria nova para o seu aparelho, a NiMH é uma ótima escolha. Apenas lembre-se de usar o carregador certo e não se esqueça de dizer “NiMH” com um sorriso – isso certamente tornará seu dia um pouco mais brilhante!

Olá, sou Kim, mãe e entusiasta de stop-motion com experiência em criação de mídia e desenvolvimento web. Tenho uma paixão enorme por desenho e animação, e agora estou mergulhando de cabeça no mundo do stop-motion. Com meu blog, estou compartilhando meus aprendizados com vocês.