NiMH аккумуляторы: что это такое?

Ким Обновлено: Июль 9, 2022

Что такое NiMH аккумуляторы? Никель-металлогидридные батареи представляют собой тип перезаряжаемой батареи. Они используются во множестве различных устройств, от автомобилей до игрушек. смартфоны.

У них есть много преимуществ перед другими типами батарей, и из-за этого они довольно популярны. Но какие они на самом деле?

История NiMH аккумуляторов

Изобретение

Еще в 1967 году некоторые яркие искры в исследовательском центре Battelle-Geneva получили мозговую волну и изобрели NiMH аккумулятор. Он был основан на смеси спеченных сплавов Ti2Ni+TiNi+x и электродов NiOOH. Daimler-Benz и Volkswagen AG приняли участие и спонсировали разработку батареи в течение следующих двух десятилетий.

Улучшение

В 70-х годах никель-водородная батарея была коммерциализирована для спутниковых приложений, и это вызвало интерес к гидридной технологии как альтернативе громоздкому хранению водорода. Philips Laboratories и французский CNRS разработали новые высокоэнергетические гибридные сплавы, включающие редкоземельные металлы для отрицательного электрода. Но эти сплавы не были стабильны в щелочном электролите, поэтому не подходили для бытового использования.

Прорыв

В 1987 году Виллемс и Бушоу совершили прорыв, разработав свою батарею, в которой использовалась смесь La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Эта батарея сохранила 84% своей зарядной емкости после 4000 циклов заряда-разряда. Вскоре были разработаны более экономически выгодные сплавы с использованием мишметалла вместо лантана.

Потребительский класс

В 1989 году стали доступны первые никель-металлогидридные элементы потребительского класса, а в 1998 году компания Ovonic Battery Co. улучшила структуру и состав сплава Ti-Ni и запатентовала свои инновации. К 2008 году во всем мире было произведено более двух миллионов гибридных автомобилей с батареями NiMH.

Популярность

В Европейском союзе никель-кадмиевые батареи заменили никель-кадмиевые батареи для портативных бытовых приборов. В Японии в 2010 году 22% проданных портативных аккумуляторов были NiMH, а в Швейцарии в 2009 году эквивалентная статистика составляла около 60%. Но этот процент со временем снизился из-за увеличения производства литий-ионных аккумуляторов.

Будущее

В 2015 году BASF произвела модифицированную микроструктуру, которая сделала никель-металлогидридные батареи более долговечными, что позволило изменить конструкцию элемента, что позволило значительно снизить вес и увеличить удельную энергию до 140 ватт-часов на килограмм. Так что будущее NiMH-аккумуляторов выглядит светлым!

Химия, стоящая за никель-металлогидридными батареями

Что такое Электрохимия?

Электрохимия – это наука о взаимосвязи между электричеством и химическими реакциями. Это наука, стоящая за батареями, и то, как работают никель-металлогидридные (NiMH) батареи.

Реакции внутри NiMH батареи

NiMH аккумуляторы состоят из двух электродов, положительного и отрицательного. Реакции, происходящие внутри батареи, заставляют ее работать. Вот что происходит:

• На отрицательном электроде вода и металл соединяются с электроном, образуя ОН- и гидрид металла.
• На положительном электроде образуется оксигидроксид никеля, когда гидроксид никеля и ОН- объединяются с электроном.
• Во время зарядки реакции идут слева направо. При разрядке реакции идут справа налево.

Компоненты NiMH батареи

Отрицательный электрод NiMH аккумулятора состоит из интерметаллического соединения. Наиболее распространенным типом является AB5, представляющий собой смесь редкоземельных элементов, таких как лантан, церий, неодим и празеодим, в сочетании с никелем, кобальтом, марганцем или алюминием.

В некоторых батареях NiMH используются материалы отрицательного электрода большей емкости на основе соединений AB2, которые представляют собой титан или ванадий в сочетании с цирконием или никелем и модифицированы хромом, кобальтом, железом или марганцем.

Электролит в NiMH аккумуляторе обычно представляет собой гидроксид калия, а положительный электрод — гидроксид никеля. Отрицательный электрод представляет собой водород в виде межузельного гидрида металла. Нетканый полиолефин используется для разделения.

Итак, у вас есть это! Теперь вы знаете химический состав NiMH аккумуляторов.

Что такое биполярная батарея?

Что делает биполярные батареи уникальными?

Биполярные батареи немного отличаются от ваших стандартных батарей. В них используется гель-сепаратор с твердой полимерной мембраной, который помогает предотвратить короткое замыкание в системах с жидким электролитом. Это делает их отличным выбором для электромобилей, поскольку они могут хранить много энергии и сохранять ее в безопасности.

Почему я должен заботиться о биполярных батареях?

Если вы ищете батарею, которая может хранить много энергии и обеспечивать ее безопасность, то биполярная батарея может быть для вас правильным выбором. Они становятся все более популярными для электромобилей, поэтому, если вы ищете один из них, вам обязательно стоит подумать о биполярной батарее. Вот почему:

• Они предназначены для предотвращения коротких замыканий в системах с жидким электролитом.
• Они могут хранить много энергии, что делает их идеальными для электромобилей.
• Они становятся все более популярными, поэтому вы можете быть уверены, что получаете качественный продукт.

Безопасная зарядка NiMH аккумуляторов

Быстрая зарядка

Когда вы спешите и вам нужно зарядить никель-металлогидридные элементы, лучше всего использовать умную батарею. зарядное устройство чтобы избежать перезарядки, которая может повредить ячейки. Вот несколько советов, о которых следует помнить:

• Используйте фиксированный низкий ток, с таймером или без него.
• Не заряжайте более 10-20 часов.
• Используйте подзарядку C/300, если вам нужно поддерживать аккумуляторы в полностью заряженном состоянии.
• Используйте более низкий рабочий цикл, чтобы компенсировать естественный саморазряд.

Метод заряда ΔV

Чтобы предотвратить повреждение элемента, устройства быстрой зарядки должны завершить цикл зарядки до того, как произойдет перезарядка. Вот как это сделать:

• Следите за изменением напряжения во времени и останавливайтесь, когда батарея полностью заряжена.
• Следите за изменением напряжения во времени и останавливайтесь, когда оно становится равным нулю.
• Используйте зарядную цепь постоянного тока.
• Прекратите зарядку, когда напряжение упадет на 5-10 мВ на элемент от пикового напряжения.

Метод зарядки ΔT

Этот метод использует датчик температуры для определения полного заряда батареи. Вот что нужно сделать:

• Используйте зарядную цепь постоянного тока.
• Следите за скоростью повышения температуры и останавливайтесь, когда она достигает 1 °C в минуту.
• Используйте абсолютную отсечку температуры при 60 ° C.
• За первоначальной быстрой зарядкой следует период непрерывной подзарядки.

Безопасность

Чтобы сохранить ваши клетки в безопасности, вот несколько вещей, о которых следует помнить:

• Используйте самовосстанавливающийся предохранитель последовательно с ячейкой, особенно биметаллического ленточного типа.
• Современные элементы NiMH содержат катализаторы для работы с газами, образующимися при перезарядке.
• Не используйте зарядный ток более 0.1 C.

Что такое разряд в аккумуляторных батареях?

Что такое разрядка?

Разрядка – это процесс высвобождения энергии перезаряжаемой батареей. Когда батарея разряжена, она выпускает в среднем 1.25 вольта на элемент, который затем снижается примерно до 1.0-1.1 вольта на элемент.

Каково влияние разрядки?

Разрядка может иметь несколько различных последствий для перезаряжаемой батареи. Вот некоторые из наиболее распространенных:

• Полная разрядка многоячеечных батарей может привести к обратной полярности в одной или нескольких ячейках, что может привести к их необратимому повреждению.
• Отключения при низком пороге напряжения могут привести к необратимому повреждению, когда температура элементов меняется.
• Скорость саморазряда сильно зависит от температуры, при этом более низкая температура хранения приводит к более медленному разряду и увеличению срока службы батареи.

Как улучшить саморазряд?

Есть несколько способов улучшить саморазряд аккумуляторных батарей:

• Используйте сульфированный сепаратор для удаления N-содержащих соединений.
• Используйте полипропиленовый сепаратор, привитой акриловой кислотой, чтобы уменьшить образование мусора Al и Mn в сепараторе.
• Удалите Co и Mn из сплава A2B7 MH, чтобы уменьшить образование мусора в сепараторе.
• Увеличьте количество электролита, чтобы уменьшить диффузию водорода в электролите.
• Удалите компоненты, содержащие медь, чтобы уменьшить микрокороткое замыкание.
• Используйте покрытие PTFE на положительном электроде для подавления коррозии.

Сравнение NiMH аккумуляторов с другими типами

NiMH элементы против первичных батарей

Ячейки NiMH — лучший выбор для устройств с высоким энергопотреблением, таких как цифровые камеры, потому что они служат дольше первичных батарей, таких как щелочные. Вот почему:

• Ячейки NiMH имеют более низкое внутреннее сопротивление, что означает, что они могут выдерживать более высокие требования по току без потери емкости.
• Щелочные батареи типоразмера AA имеют емкость 2600 мАч при низком потреблении тока (25 мА), но только 1300 мАч при нагрузке 500 мА.
• Ячейки NiMH могут обеспечивать эти уровни тока без потери емкости.

NiMH элементы против литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные батареи имеют более высокую удельную энергию, чем батареи NiMH, но они намного дороже. Кроме того, они вырабатывают более высокое напряжение (номинальное значение 3.2–3.7 В), поэтому вам нужна схема для снижения напряжения, если вы хотите использовать их в качестве замены щелочным батареям.

Доля рынка NiMH аккумуляторов

По состоянию на 2005 год аккумуляторы NiMH составляли всего 3% рынка аккумуляторов. Но если вы ищете долговечную батарею, то это то, что вам нужно!

Мощность NiMH аккумуляторов

Ni-MH аккумуляторы высокой мощности

Аккумуляторы NiMH — это то, что вам нужно, если вы ищете надежный и мощный источник энергии. Они обычно используются в батареях типа АА и имеют номинальную зарядную емкость 1.1–2.8 Ач при напряжении 1.2 В. Кроме того, они могут работать со многими устройствами, рассчитанными на 1.5 В.

NiMH аккумуляторы в электромобилях и гибридных электромобилях

Аккумуляторы NiMH уже много лет используются в электромобилях и гибридно-электрических транспортных средствах. Вы можете найти их в General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, скутере Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid и Honda Civic Hybrid.

Изобретение NiMH батареи

Стэнфорд Р. Овшинский изобрел и запатентовал популярное усовершенствование никель-металлогидридного аккумулятора и в 1982 году основал компанию Ovonic Battery Company. Компания General Motors приобрела патент Ovonics в 1994 году, и к концу 1990-х годов никель-металлогидридные аккумуляторы успешно использовались во многих полностью электрических транспортных средствах.

Патентное обременение NiMH аккумуляторов

В октябре 2000 года патент был продан Texaco, а через неделю Texaco была приобретена Chevron. Cobasys, дочерняя компания Chevron, поставляет эти батареи только крупным OEM-заказам. Это создало патентное обременение для больших автомобильных NiMH аккумуляторов.

Итак, если вы ищете надежный и мощный источник энергии, NiMH аккумуляторы — это то, что вам нужно. Они использовались в электрических и гибридно-электрических транспортных средствах в течение многих лет, и они все еще набирают силу. Кроме того, с изобретением NiMH аккумуляторов вы можете быть уверены, что получаете продукт самого высокого качества. И так, чего же ты ждешь? Получите ваши NiMH батареи сегодня!

Что такое никель-кадмиевые (NiCAD) аккумуляторы?

Первая в мире никель-кадмиевая батарея была изобретена шведским ученым еще в 1899 году, и с тех пор было сделано множество усовершенствований. Так из чего сделаны эти батареи?

Компоненты

Батареи NiCAD состоят из:

• Пластина положительного электрода из оксида гидроксида никеля (III)
• Кадмиевая пластина отрицательного электрода
• Разделитель
• Электролит на основе гидроксида калия

Пользы

Аккумуляторы NiCAD используются в самых разных продуктах, таких как:

• Игрушки
• Аварийное освещение
• Медицинское оборудование
• Коммерческие и промышленные товары
• Электробритвы
• Двухстороннее радио
• Электроинструменты

Преимущества

Аккумуляторы NiCAD имеют множество преимуществ, таких как:

• Они быстро заряжаются и их легко заряжать
• Их легко хранить и транспортировать
• Они могут принимать большое количество зарядов
• Но они содержат токсичные металлы, которые могут нанести вред окружающей среде.

Итак, у вас есть это, аккумуляторы NiCAD — отличный способ питать ваши гаджеты и вещицы, но просто не забудьте правильно утилизировать их, когда закончите!

Все, что вам нужно знать о батареях NiMH

Аккумуляторы NiMH — это новинки в мире, они были разработаны в конце 1960-х и усовершенствованы в конце 1980-х. Но что это такое и почему вас это должно волновать? Давайте взглянем!

Что находится в NiMH аккумуляторе?

NiMH аккумуляторы состоят из четырех основных компонентов:

• Пластина положительного электрода из гидроксида никеля
• Пластина отрицательного электрода с ионами водорода
• Разделитель
• Щелочной электролит, такой как гидроксид калия

Где используются NiMH аккумуляторы?

Аккумуляторы NiMH используются в различных продуктах, от автомобильных аккумуляторов до медицинских инструментов, пейджеров, сотовых телефонов, видеокамер, цифровых камер, электрических зубных щеток и многого другого.

Каковы преимущества NiMH аккумуляторов?

NiMH аккумуляторы имеют массу преимуществ:

• Высокая емкость по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями
• Выдерживает перезарядку и перезарядку
• Экологичность: не содержит опасных химических веществ, таких как кадмий, ртуть или свинец.
• Внезапное отключение питания, а не медленная струйка вниз

Так что, если вы ищете надежный, экологически чистый аккумулятор, NiMH — это то, что вам нужно!

Литиевые и NiMH батареи: в чем разница?

Каковы наилучшие приложения для аккумуляторов NiMH?

Вы ищете аккумулятор, который не сломит банк? Аккумуляторы NiMH — это то, что вам нужно! Эти пакеты идеально подходят для приложений, не требующих сверхвысокой плотности энергии, таких как сотовые телефоны, медицинские устройства и электромобили. Кроме того, вам не нужно беспокоиться о потенциальных опасностях, связанных с изделиями из лития.

Батареи NiMH не саморазряжаются и не подвержены эффекту памяти?

Аккумуляторы NiMH существуют с начала 1970-х годов и имеют хорошие показатели безопасности и надежности. Хотя им не нужна сложная система управления батареями (BMS), в отличие от литиевых батарей, вы все равно можете получить BMS для своего NiMH-аккумулятора, чтобы продлить его срок службы и поддерживать связь с вашим устройством. И не беспокойтесь, NiMH аккумуляторы не саморазряжаются и не страдают от эффекта памяти.

Будут ли NiMH батареи работать так же долго, как литиевые?

NiMH-аккумуляторы имеют хороший срок службы, но не так долго, как литиевые. Тем не менее, они по-прежнему являются отличным вариантом, если вы ищете экономичное решение.

Нужна ли вентиляция корпуса для специального NiMH-аккумулятора, аналогичная литиевой химии?

Нет, аккумуляторы NiMH не нуждаются в вентиляции, как литий-химический.

Действительно ли мне нужна BMS для аккумуляторной батареи NiMH?

Нет, вам не нужна BMS для вашего NiMH аккумуляторного блока, но она может быть полезна. BMS может продлить срок службы вашего аккумулятора и поддерживать связь с вашим устройством.

В чем разница между NiMH и литием в общей стоимости и размере аккумуляторной батареи?

Когда дело доходит до стоимости и размера, аккумуляторы NiMH — это то, что вам нужно! Они более экономичны в разработке и производстве, и для них не требуется сложная BMS, как для литиевых батарей. Кроме того, они не занимают столько места, сколько литиевые батареи, поэтому вы можете разместить их больше на том же месте.

Различия

Батареи Nimh против щелочных

Когда дело доходит до NiMH и щелочных, это действительно зависит от ваших потребностей. Если вы ищете быстрый и надежный источник питания, то перезаряжаемые никель-металлогидридные аккумуляторы — это то, что вам нужно. Они могут прослужить до 5-10 лет, поэтому в долгосрочной перспективе вы сэкономите кучу денег. С другой стороны, если вам нужна батарея для устройства с низким энергопотреблением, которого хватит на несколько месяцев, то вам подойдут одноразовые щелочные батареи. Они дешевле и удобнее в краткосрочной перспективе. Итак, когда дело доходит до NiMH или щелочных, это действительно зависит от ваших потребностей и бюджета.

FAQ

Нужны ли никель-металлгидридные аккумуляторы в специальном зарядном устройстве?

Да, NiMH аккумуляторы нуждаются в специальном зарядном устройстве! Зарядка элементов NiMH немного сложнее, чем элементов NiCd, поскольку пик напряжения и последующее падение, сигнализирующее о полной зарядке, намного меньше. Если вы заряжаете их с помощью зарядного устройства NiCd, вы рискуете перезарядить и повредить элемент, что может привести к снижению емкости и сокращению срока службы. Итак, если вы хотите, чтобы ваши никель-металлгидридные аккумуляторы работали долго, убедитесь, что вы используете правильное зарядное устройство для работы!

В чем недостаток использования этих NiMH аккумуляторов?

Использование NiMH аккумуляторов может быть немного затруднительным. Они имеют тенденцию внезапно отключать питание, когда у них заканчивается заряд, а не медленно исчезать. Кроме того, они быстро саморазряжаются. Поэтому, если вы оставите его в ящике стола на пару месяцев, вам придется перезарядить его, прежде чем вы сможете использовать его снова. И если вам нужны мощные или импульсные нагрузки, например, для цифровых сотовых телефонов GSM, портативных приемопередатчиков или электроинструментов, вам лучше использовать никель-кадмиевый аккумулятор. Поэтому, если вы ищете надежный и долговечный аккумулятор, возможно, вам стоит поискать его в другом месте.

Можно ли оставлять NiMH аккумуляторы полностью заряженными?

Да, никель-металлогидридные аккумуляторы можно оставлять полностью заряженными! На самом деле, вы можете хранить их неограниченное время, и они все еще будут иметь много сока, когда вы будете готовы их использовать. Не нужно беспокоиться о том, что со временем они потеряют свой заряд. Кроме того, если вы обнаружите, что они немного разряжены, просто дайте им пару циклов зарядки/разрядки, и они будут как новые. Так что оставьте эти никель-металлгидридные аккумуляторы полностью заряженными — они не будут возражать!

Сколько лет могут работать NiMH аккумуляторы?

Батареи NiMH могут прослужить вам до 5 лет, но все зависит от того, как вы их храните. Храните их в сухом месте с низкой влажностью, без агрессивных газов и при температуре от -20°C до +45°C. Если вы храните их в месте с повышенной влажностью или температурой ниже -20°C или выше +45°C, вы можете получить ржавчину и протечку батареи. Итак, если вы хотите, чтобы ваши никель-металлогидридные аккумуляторы прослужили долго, убедитесь, что вы храните их в правильном месте! Кроме того, если вы хотите, чтобы они прослужили еще дольше, заряжайте их не реже одного раза в год, чтобы предотвратить утечку и износ. Таким образом, если вы хорошо заботитесь о своих NiMH батареях, они могут прослужить вам до 5 лет.

Заключение

Аккумуляторы NiMH — отличный способ питания вашей электроники, и они становятся все более популярными. Они надежны, долговечны и безвредны для окружающей среды, поэтому вы можете чувствовать себя комфортно при их использовании. Кроме того, их легко найти и они относительно недорогие. Итак, если вы ищете новый аккумулятор для своего устройства, NiMH — отличный выбор. Просто не забудьте использовать правильное зарядное устройство и не забудьте сказать «NiMH» с улыбкой — это обязательно сделает ваш день чуточку ярче!

Привет, я Ким, мама и энтузиаст покадровой анимации с опытом создания медиа и веб-разработки. У меня огромная страсть к рисованию и анимации, и теперь я с головой погружаюсь в мир покадровой анимации. В моем блоге я делюсь своими знаниями с вами, ребята.