Bateriile NiMH: ce sunt?

de Kim Actualizat: Iulie 9, 2022

Ce sunt bateriile NiMH? Bateriile nichel-hidrură metalică sunt un tip de baterie reîncărcabilă. Sunt folosite în multe dispozitive diferite, de la mașini până la jucării smartphone-uri.

Au o mulțime de avantaje față de alte tipuri de baterii și sunt destul de populare din cauza asta. Dar ce sunt ele cu adevărat?

Istoria bateriilor NiMH

Inventia

În 1967, câteva scântei strălucitoare de la Centrul de Cercetare Battelle-Geneva au avut o undă cerebrală și au inventat bateria NiMH. S-a bazat pe un amestec de aliaje sinterizate Ti2Ni+TiNi+x și electrozi NiOOH. Daimler-Benz și Volkswagen AG s-au implicat și au sponsorizat dezvoltarea bateriei în următoarele două decenii.

Imbunatatirea

În anii '70, bateria nichel-hidrogen a fost comercializată pentru aplicații prin satelit, iar acest lucru a stârnit interesul pentru tehnologia hidrură ca alternativă la stocarea voluminoasă a hidrogenului. Laboratoarele Philips și CNRS din Franța au dezvoltat noi aliaje hibride de înaltă energie care încorporează metale din pământuri rare pentru electrodul negativ. Dar aceste aliaje nu erau stabile în electrolitul alcalin, așa că nu erau potrivite pentru utilizare de către consumatori.

Descoperirea

În 1987, Willems și Buschow au făcut o descoperire cu designul bateriilor lor, care a folosit un amestec de La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Această baterie și-a păstrat 84% din capacitatea sa de încărcare după 4000 de cicluri de încărcare-descărcare. Au fost dezvoltate în curând aliaje mai viabile din punct de vedere economic, folosind mischmetal în loc de lantan.

Gradul de consumator

În 1989, primele celule NiMH de calitate pentru consumatori au devenit disponibile, iar în 1998, Ovonic Battery Co. a îmbunătățit structura și compoziția aliajului Ti-Ni și a brevetat inovațiile acestora. Până în 2008, peste două milioane de mașini hibride din întreaga lume erau fabricate cu baterii NiMH.

Popularitatea

În Uniunea Europeană, bateriile NiMH au înlocuit bateriile Ni-Cd pentru uzul portabil al consumatorilor. În Japonia în 2010, 22% din bateriile portabile reîncărcabile vândute erau NiMH, iar în Elveția, în 2009, statistica echivalentă era în jur de 60%. Dar acest procent a scăzut de-a lungul timpului din cauza creșterii producției de baterii litiu-ion.

Viitorul

În 2015, BASF a produs o microstructură modificată care a făcut bateriile NiMH mai durabile, permițând modificări ale designului celulei care au economisit o greutate considerabilă și au crescut energia specifică la 140 de wați-oră pe kilogram. Deci viitorul bateriilor NiMH pare strălucitor!

Chimia din spatele bateriilor nichel-hidrură metalică

Ce este electrochimia?

Electrochimia este studiul relației dintre electricitate și reacțiile chimice. Este știința din spatele bateriilor și așa funcționează bateriile cu hidrură de nichel-metal (NiMH).

Reacțiile din interiorul unei baterii NiMH

Bateriile NiMH sunt formate din doi electrozi, unul pozitiv și unul negativ. Reacțiile care apar în interiorul bateriei sunt cele care o fac să funcționeze. Iată ce se întâmplă:

• La electrodul negativ, apa și un metal se combină cu un electron pentru a forma un OH- și o hidrură de metal.
• La electrodul pozitiv, oxihidroxidul de nichel se formează atunci când hidroxidul de nichel și un OH- se combină cu un electron.
• În timpul încărcării, reacțiile se deplasează de la stânga la dreapta. În timpul descărcării, reacțiile se deplasează de la dreapta la stânga.

Componentele unei baterii NiMH

Electrodul negativ al unei baterii NiMH este alcătuit dintr-un compus intermetalic. Cel mai comun tip este AB5, care este un amestec de elemente din pământuri rare, cum ar fi lantanul, ceriul, neodimul și praseodimiul, combinate cu nichel, cobalt, mangan sau aluminiu.

Unele baterii NiMH folosesc materiale cu electrozi negativi de capacitate mai mare bazate pe compuși AB2, care sunt titan sau vanadiu combinați cu zirconiu sau nichel și modificați cu crom, cobalt, fier sau mangan.

Electrolitul dintr-o baterie NiMH este de obicei hidroxid de potasiu, iar electrodul pozitiv este hidroxid de nichel. Electrodul negativ este hidrogen sub formă de hidrură metalică interstițială. Poliolefina nețesută este utilizată pentru separare.

Deci iată-l! Acum știți chimia din spatele bateriilor NiMH.

Ce este o baterie bipolară?

Ce face bateriile bipolare unice?

Bateriile bipolare sunt puțin diferite de bateriile tale standard. Ei folosesc un separator de gel cu membrană polimer solidă, care ajută la prevenirea scurtcircuitelor în sistemele cu electroliți lichidi. Acest lucru le face o alegere excelentă pentru vehiculele electrice, deoarece pot stoca multă energie și o pot păstra în siguranță.

De ce ar trebui să-mi pese de bateriile bipolare?

Dacă sunteți în căutarea unei baterii care să poată stoca multă energie și să o păstreze în siguranță, atunci o baterie bipolară ar putea fi alegerea potrivită pentru dvs. Ele devin din ce în ce mai populare pentru vehiculele electrice, așa că dacă sunteți în căutarea unuia, ar trebui să luați în considerare cu siguranță o baterie bipolară. Iata de ce:

• Sunt proiectate pentru a preveni scurtcircuitele în sistemele cu electroliți lichizi.
• Ele pot stoca multă energie, făcându-le ideale pentru vehiculele electrice.
• Ele devin din ce în ce mai populare, așa că poți fi sigur că primești un produs de calitate.

Încărcarea în siguranță a bateriilor dvs. NiMH

Încărcare rapidă

Când vă grăbiți și aveți nevoie să vă încărcați celulele NiMH, cel mai bine este să utilizați o baterie inteligentă încărcător pentru a evita supraîncărcarea, care poate deteriora celulele. Iată câteva sfaturi de reținut:

• Utilizați un curent fix fix, cu sau fără temporizator.
• Nu încărcați mai mult de 10-20 de ore.
• Utilizați o încărcare continuă la C/300 dacă trebuie să vă mențineți celulele într-o stare complet încărcată.
• Folosiți o abordare cu ciclu de lucru mai mic pentru a compensa descărcarea naturală de sine.

Metoda de încărcare ΔV

Pentru a preveni deteriorarea celulelor, încărcătoarele rapide trebuie să își încheie ciclul de încărcare înainte de a avea loc supraîncărcarea. Iată cum să o faci:

• Monitorizați schimbarea tensiunii în timp și opriți când bateria este complet încărcată.
• Monitorizați schimbarea tensiunii în funcție de timp și opriți-vă când devine zero.
• Utilizați un circuit de încărcare cu curent constant.
• Opriți încărcarea când tensiunea scade cu 5-10 mV pe celulă de la tensiunea de vârf.

ΔT Metoda de încărcare

Această metodă folosește un senzor de temperatură pentru a detecta când bateria este plină. Iată ce trebuie făcut:

• Utilizați un circuit de încărcare cu curent constant.
• Monitorizați viteza de creștere a temperaturii și opriți-vă când atinge 1 °C pe minut.
• Utilizați o limită absolută a temperaturii la 60 °C.
• Urmați încărcarea rapidă inițială cu o perioadă de încărcare continuă.

Sfaturi de siguranta

Pentru a vă păstra celulele în siguranță, iată câteva lucruri de reținut:

• Folosiți o siguranță resetabilă în serie cu celula, în special de tip bimetalic.
• Celulele moderne NiMH conțin catalizatori pentru a gestiona gazele produse prin supraîncărcare.
• Nu utilizați un curent de încărcare mai mare de 0.1 C.

Ce este descărcarea în bateriile reîncărcabile?

Ce este descărcarea?

Descărcarea este procesul prin care o baterie reîncărcabilă eliberează energie. Când o baterie este descărcată, eliberează o medie de 1.25 volți pe celulă, care apoi scade la aproximativ 1.0-1.1 volți pe celulă.

Care este impactul descărcării?

Descărcarea poate avea câteva efecte diferite asupra unei baterii reîncărcabile. Iată câteva dintre cele mai comune:

• Descărcarea completă a pachetelor cu mai multe celule poate provoca polaritate inversă în una sau mai multe celule, ceea ce le poate deteriora permanent.
• Întreruperile la pragul de tensiune joasă pot provoca daune ireversibile atunci când celulele variază în temperatură.
• Rata de auto-descărcare variază foarte mult în funcție de temperatură, unde o temperatură mai scăzută de depozitare duce la o descărcare mai lentă și o durată de viață mai lungă a bateriei.

Cum să îmbunătățești autodescărcarea?

Există câteva moduri de a îmbunătăți autodescărcarea în bateriile reîncărcabile:

• Utilizați un separator sulfonat pentru a îndepărta compușii care conțin N.
• Utilizați un separator PP grefat cu acid acrilic pentru a reduce formarea de resturi de Al și Mn în separator.
• Îndepărtați Co și Mn din aliajul A2B7 MH pentru a reduce formarea de resturi în separator.
• Creșteți cantitatea de electrolit pentru a reduce difuzia hidrogenului în electrolit.
• Îndepărtați componentele care conțin Cu pentru a reduce micro-scurtaturile.
• Folosiți un strat de PTFE pe electrodul pozitiv pentru a suprima coroziunea.

Compararea bateriilor NiMH cu alte tipuri

Celule NiMH vs. Bateriile primare

Celulele NiMH sunt alegerea ideală pentru dispozitivele cu consum mare, cum ar fi digitale camere video, pentru că durează mai mult decât bateriile primare precum cele alcaline. Iata de ce:

• Celulele NiMH au o rezistență internă mai mică, ceea ce înseamnă că pot face față solicitărilor de curent mai mari fără a pierde capacitatea.
• Bateriile alcaline de dimensiune AA oferă o capacitate de 2600 mAh la cerere de curent scăzut (25 mA), dar o capacitate de numai 1300 mAh cu o sarcină de 500 mA.
• Celulele NiMH pot furniza aceste niveluri de curent fără nicio pierdere de capacitate.

Celule NiMH vs. baterii litiu-ion

Bateriile cu litiu-ion au o energie specifică mai mare decât bateriile NiMH, dar sunt mult mai scumpe. În plus, produc o tensiune mai mare (3.2–3.7 V nominal), așa că aveți nevoie de circuite pentru a reduce tensiunea dacă doriți să le folosiți ca înlocuitor pentru bateriile alcaline.

Cota de piață a bateriilor NiMH

Începând cu 2005, bateriile NiMH reprezentau doar 3% din piața bateriilor. Dar dacă sunteți în căutarea unei baterii care să dureze, acestea sunt calea de urmat!

Puterea bateriilor NiMH

Baterii Ni-MH de mare putere

Bateriile NiMH sunt calea de urmat dacă sunteți în căutarea unei surse de energie fiabile și puternice. Sunt utilizate în mod obișnuit în bateriile AA și au o capacitate de încărcare nominală de 1.1-2.8 Ah la 1.2 V. În plus, pot opera multe dispozitive proiectate pentru 1.5 V.

Bateriile NiMH la vehiculele electrice și hibride-electrice

Bateriile NiMH au fost folosite în vehiculele electrice și hibrid-electrice de ani de zile. Le puteți găsi în General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, scuter Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid și Honda Civic Hybrid.

Invenția bateriei NiMH

Stanford R. Ovshinsky a inventat și brevetat o îmbunătățire populară a bateriei NiMH și a fondat Ovonic Battery Company în 1982. General Motors a achiziționat brevetul Ovonics în 1994 și până la sfârșitul anilor 1990, bateriile NiMH erau folosite cu succes în multe vehicule complet electrice.

Greutatea patentată a bateriilor NiMH

În octombrie 2000, brevetul a fost vândut către Texaco, iar o săptămână mai târziu Texaco a fost achiziționat de Chevron. Filiala Cobasys a Chevron furnizează aceste baterii doar pentru comenzile OEM mari. Acest lucru a creat o sarcină de brevet pentru bateriile NiMH auto mari.

Deci, dacă sunteți în căutarea unei surse de energie fiabile și puternice, bateriile NiMH sunt calea de urmat. Au fost folosiți în vehicule electrice și hibrid-electrice de ani de zile și sunt încă puternice. În plus, odată cu inventarea bateriei NiMH, poți fi sigur că primești produsul de cea mai bună calitate. Deci ce mai aștepți? Ia-ți acum bateriile NiMH!

Ce sunt bateriile cu nichel-cadmiu (NiCAD)?

Prima baterie NiCad din lume a fost inventată de un om de știință suedez în 1899 și, de atunci, au existat o mulțime de îmbunătățiri. Deci din ce sunt făcute aceste baterii?

Componente

Bateriile NiCAD sunt compuse din:

• O placă cu electrod pozitiv oxid-hidroxid de nichel(III).
• O placă cu electrod negativ cu cadmiu
• Un separator
• Un electrolit de hidroxid de potasiu

Utilizeaza

Bateriile NiCAD sunt utilizate într-o mare varietate de produse, cum ar fi:

• Jucarii Erotice
• Lumină de urgență
• Echipament medical
• Produse comerciale și industriale
• Aparate de ras electrice
• Aparate de radio bidirecționale
• Unelte electrice

Beneficii

Bateriile NiCAD au o mulțime de beneficii, cum ar fi:

• Se încarcă rapid și sunt ușor de încărcat
• Sunt ușor de depozitat și expediat
• Ele pot lua un număr mare de taxe
• Dar, ele conțin metale toxice care pot fi dăunătoare mediului

Iată, bateriile NiCAD sunt o modalitate excelentă de a vă alimenta gadgeturile și gadgeturile, dar asigurați-vă că le eliminați în mod corespunzător când ați terminat!

Tot ce trebuie să știți despre bateriile NiMH

Bateriile NiMH sunt noile copii din bloc, fiind dezvoltate la sfârșitul anilor 1960 și perfecționate la sfârșitul anilor 1980. Dar care sunt ele și de ce ar trebui să-ți pese? Hai să aruncăm o privire!

Ce este într-o baterie NiMH?

Bateriile NiMH sunt formate din patru componente principale:

• O placă cu electrod pozitiv de hidroxid de nichel
• O placă electrod negativă cu ion de hidrogen
• Un separator
• Un electrolit alcalin precum hidroxidul de potasiu

Unde sunt folosite bateriile NiMH?

Bateriile NiMH sunt folosite într-o varietate de produse, de la baterii auto până la instrumente medicale, pagere, telefoane mobile, camere video, camere digitale, periuțe de dinți electrice și multe altele.

Care sunt beneficiile bateriilor NiMH?

Bateriile NiMH vin cu o mulțime de avantaje:

• Capacitate mare în comparație cu alte baterii reîncărcabile
• Rezistă la supraîncărcare și supradescărcare
• Ecologic: fără substanțe chimice periculoase precum cadmiul, mercurul sau plumbul
• Opriți puterea brusc, mai degrabă decât o scurgere lent în jos

Deci, dacă sunteți în căutarea unei baterii fiabile, ecologice, NiMH este calea de urmat!

Bateriile cu litiu vs NiMH: care este diferența?

Care sunt cele mai bune aplicații pentru bateriile NiMH?

Cauți un pachet de baterii care să nu spargă banii? Pachetele de baterii NiMH sunt calea de urmat! Aceste pachete sunt perfecte pentru aplicații care nu necesită o densitate super-înaltă de energie, cum ar fi telefoanele mobile, dispozitivele medicale și vehiculele electrice. În plus, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la potențialele pericole asociate produselor cu litiu.

Bateriile NiMH nu se descarcă automat și sunt predispuse la efectul de memorie?

Bateriile NiMH există încă de la începutul anilor 1970 și au un record bun de siguranță și fiabilitate. Deși nu au nevoie de un sistem complex de gestionare a bateriilor (BMS) precum bateriile cu litiu, puteți obține totuși un BMS pentru pachetul dvs. NiMH pentru a-l ajuta să dureze mai mult și să comunice cu dispozitivul. Și nu vă faceți griji, bateriile NiMH nu se autodescărcă și nu suferă de efectul memoriei.

Bateriile NiMH vor dura la fel de mult ca o baterie cu litiu?

Bateriile NiMH au o durată bună de viață, dar nu durează atât de mult ca bateriile cu litiu. Cu toate acestea, acestea sunt încă o opțiune excelentă dacă sunteți în căutarea unei soluții rentabile.

Are o carcasă pentru pachetul de baterii personalizate NiMH nevoie de aerisire similară chimiei cu litiu?

Nu, bateriile NiMH nu au nevoie de aerisire precum chimia cu litiu.

Chiar am nevoie de un BMS pentru pachetul de baterii NiMH?

Nu, nu aveți nevoie de un BMS pentru acumulatorul dvs. NiMH, dar poate fi de ajutor. Un BMS poate ajuta acumulatorul să dureze mai mult și să comunice cu dispozitivul.

Care este diferența dintre NiMH și litiu în ceea ce privește costul total și dimensiunea pachetului de baterii?

Când vine vorba de cost și dimensiune, bateriile NiMH sunt calea de urmat! Sunt mai rentabile de proiectat și fabricat și nu necesită un BMS complex, cum fac bateriile cu litiu. În plus, nu ocupă la fel de mult spațiu ca bateriile cu litiu, așa că poți încăpea mai multe dintre ele în aceeași zonă.

Diferențele

Bateriile Nimh Vs Alcaline

Când vine vorba de NiMH vs. alcalin, depinde cu adevărat de nevoile tale. Dacă sunteți în căutarea unei surse de energie rapidă și fiabilă, atunci bateriile reîncărcabile NiMH sunt cea mai bună soluție. Acestea pot dura până la 5-10 ani, așa că veți economisi o mulțime de bani pe termen lung. Pe de altă parte, dacă aveți nevoie de o baterie pentru un dispozitiv cu consum redus care va dura câteva luni, atunci bateriile alcaline de unică folosință sunt calea de urmat. Sunt mai ieftine și mai convenabile pe termen scurt. Deci, când vine vorba de NiMH vs. alcalin, depinde cu adevărat de nevoile și bugetul dumneavoastră.

FAQ

Bateriile NiMH au nevoie de un încărcător special?

Da, bateriile NiMH au nevoie de un încărcător special! Încărcarea celulelor NiMH este puțin mai dificilă decât a celulelor NiCd, deoarece vârful tensiunii și scăderea ulterioară care semnalează o încărcare completă sunt mult mai mici. Dacă le încărcați cu un încărcător NiCd, riscați să supraîncărcați și să deteriorați celula, ceea ce poate duce la o capacitate redusă și o durată de viață mai scurtă. Deci, dacă doriți ca bateriile dvs. NiMH să reziste, asigurați-vă că utilizați încărcătorul potrivit pentru această lucrare!

Care este un dezavantaj al folosirii acestor baterii NiMH?

Utilizarea bateriilor NiMH poate fi un pic de oboseală. Au tendința de a tăia brusc puterea atunci când rămân fără suc, mai degrabă decât să dispară încet. În plus, se descarcă rapid. Deci, dacă lăsați unul într-un sertar pentru câteva luni, va trebui să îl reîncărcați înainte de a-l putea folosi din nou. Și dacă aveți nevoie de putere mare sau de încărcături în impulsuri, cum ar fi telefoanele mobile digitale GSM, transceiver-uri portabile sau unelte electrice, este mai bine cu o baterie NiCad. Deci, dacă sunteți în căutarea unei baterii care să fie fiabilă și de lungă durată, poate doriți să căutați în altă parte.

Este OK să lăsați bateriile NiMH complet încărcate?

Da, este foarte bine să lăsați bateriile NiMH complet încărcate! De fapt, le poți păstra pe termen nelimitat și vor avea în continuare suc din belșug când ești gata să le folosești. Nu trebuie să vă faceți griji că își vor pierde încărcătura în timp. În plus, dacă descoperiți că sunt puțin scăzute, dați-le doar câteva cicluri de încărcare/descărcare și vor fi ca noi. Așa că dă-i drumul și lasă acele baterii NiMH complet încărcate – nu le vor deranja!

Câți ani pot dura bateriile NiMH?

Bateriile NiMH vă pot dura până la 5 ani, dar totul depinde de modul în care le depozitați. Păstrați-le într-un loc uscat, cu umiditate scăzută, fără gaze corozive și la un interval de temperatură de la -20°C la +45°C. Dacă le depozitați într-un loc cu umiditate ridicată sau temperaturi sub -20°C sau peste +45°C, s-ar putea să apară rugina și scurgerile bateriei. Deci, dacă doriți ca bateriile dvs. NiMH să reziste, asigurați-vă că le depozitați în locul potrivit! În plus, dacă doriți să reziste și mai mult, încărcați-le cel puțin o dată pe an pentru a preveni scurgerile și deteriorarea. Deci, dacă aveți grijă de bateriile dvs. NiMH, acestea vă pot dura până la 5 ani.

Concluzie

Bateriile NiMH sunt o modalitate excelentă de a vă alimenta electronicele și devin din ce în ce mai populare. Sunt fiabile, de lungă durată și ecologice, așa că vă puteți simți bine când le folosiți. În plus, sunt ușor de găsit și relativ ieftine. Deci, dacă sunteți în căutarea unei baterii noi pentru dispozitivul dvs., NiMH este o alegere excelentă. Nu uitați să utilizați încărcătorul potrivit și nu uitați să spuneți „NiMH” cu un zâmbet – cu siguranță vă va face ziua un pic mai strălucitoare!

Bună, sunt Kim, o mamă și o pasionată de stop-motion cu experiență în crearea media și dezvoltarea web. Am o pasiune uriașă pentru desen și animație, iar acum merg cu capul întâi în lumea stop-motion. Cu blogul meu, vă împărtășesc cunoștințele mele.