NiMH-batterier: vad är de?

av kim Uppdaterad: Juli 9, 2022

Vad är NiMH-batterier? Nickel-metallhydridbatterier är en typ av uppladdningsbara batterier. De används i många olika enheter, från bilar till leksaker till smartphones.

De har många fördelar jämfört med andra typer av batterier, och de är ganska populära på grund av det. Men vad är de egentligen?

NiMH-batteriernas historia

Uppfinningen

Redan 1967 fick några ljusa gnistor vid Battelle-Geneva Research Center en hjärnvåg och uppfann NiMH-batteriet. Den baserades på en blandning av sintrade Ti2Ni+TiNi+x-legeringar och NiOOH-elektroder. Daimler-Benz och Volkswagen AG engagerade sig och sponsrade utvecklingen av batteriet under de kommande två decennierna.

Förbättringen

På 70-talet kommersialiserades nickel-vätebatteriet för satellittillämpningar, och detta väckte intresse för hydridteknik som ett alternativ till skrymmande vätelagring. Philips Laboratories och franska CNRS utvecklade nya högenergihybridlegeringar som innehåller sällsynta jordartsmetaller för den negativa elektroden. Men dessa legeringar var inte stabila i alkalisk elektrolyt, så de var inte lämpliga för konsumentbruk.

Genombrottet

1987 gjorde Willems och Buschow ett genombrott med sin batteridesign, som använde en blandning av La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Detta batteri behöll 84 % av sin laddningskapacitet efter 4000 laddnings-urladdningscykler. Mer ekonomiskt lönsamma legeringar som använder mischmetal istället för lantan utvecklades snart.

Konsumentbetyget

1989 blev de första NiMH-cellerna av konsumentkvalitet tillgängliga, och 1998 förbättrade Ovonic Battery Co. Ti-Ni-legeringens struktur och sammansättning och patenterade deras innovationer. År 2008 tillverkades över två miljoner hybridbilar världen över med NiMH-batterier.

Populariteten

I Europeiska unionen ersatte NiMH-batterier Ni-Cd-batterier för bärbar konsumentanvändning. I Japan 2010 var 22 % av de sålda bärbara laddningsbara batterierna NiMH, och i Schweiz 2009 var motsvarande statistik omkring 60 %. Men denna andel har sjunkit över tiden på grund av den ökade tillverkningen av litiumjonbatterier.

Framtiden

2015 producerade BASF en modifierad mikrostruktur som gjorde NiMH-batterier mer hållbara, vilket möjliggjorde förändringar i celldesignen som sparade avsevärd vikt och ökade den specifika energin till 140 wattimmar per kilogram. Så framtiden för NiMH-batterier ser ljus ut!

Kemin bakom nickel-metallhydridbatterier

Vad är elektrokemi?

Elektrokemi är studiet av sambandet mellan elektricitet och kemiska reaktioner. Det är vetenskapen bakom batterier, och det är hur nickelmetallhydrid (NiMH)-batterier fungerar.

Reaktionerna inuti ett NiMH-batteri

NiMH-batterier består av två elektroder, en positiv och en negativ. Reaktionerna som uppstår inuti batteriet är det som gör att det fungerar. Här är vad som händer:

• Vid den negativa elektroden kombineras vatten och en metall med en elektron för att bilda en OH- och en metallhydrid.
• Vid den positiva elektroden bildas nickeloxihydroxid när nickelhydroxid och en OH- kombineras med en elektron.
• Under laddningen rör sig reaktionerna från vänster till höger. Under urladdningen rör sig reaktionerna från höger till vänster.

Komponenterna i ett NiMH-batteri

Den negativa elektroden på ett NiMH-batteri består av en intermetallisk förening. Den vanligaste typen är AB5, som är en blandning av sällsynta jordartsmetaller som lantan, cerium, neodym och praseodym, kombinerat med nickel, kobolt, mangan eller aluminium.

Vissa NiMH-batterier använder negativa elektrodmaterial med högre kapacitet baserade på AB2-föreningar, som är titan eller vanadin i kombination med zirkonium eller nickel, och modifierade med krom, kobolt, järn eller mangan.

Elektrolyten i ett NiMH-batteri är vanligtvis kaliumhydroxid, och den positiva elektroden är nickelhydroxid. Den negativa elektroden är väte i form av en interstitiell metallhydrid. Nonwoven polyolefin används för separation.

Så där har du det! Nu vet du kemin bakom NiMH-batterier.

Vad är ett bipolärt batteri?

Vad gör bipolära batterier unika?

Bipolära batterier är lite annorlunda än dina vanliga batterier. De använder en gelseparator med fast polymermembran, som hjälper till att förhindra kortslutningar i vätske-elektrolytsystem. Detta gör dem till ett utmärkt val för elfordon, eftersom de kan lagra mycket energi och hålla den säker.

Varför ska jag bry mig om bipolära batterier?

Om du letar efter ett batteri som kan lagra mycket energi och hålla det säkert, kan ett bipolärt batteri vara rätt val för dig. De blir allt mer populära för elfordon, så om du är ute efter en sådan bör du definitivt överväga ett bipolärt batteri. Här är varför:

• De är utformade för att förhindra att kortslutningar inträffar i vätske-elektrolytsystem.
• De kan lagra mycket energi, vilket gör dem idealiska för elfordon.
• De blir allt mer populära, så du kan vara säker på att du får en kvalitetsprodukt.

Ladda dina NiMH-batterier på ett säkert sätt

Snabbladdning

När du har bråttom och behöver ladda dina NiMH-celler är det bäst att använda ett smart batteri Laddaren för att undvika överladdning, vilket kan skada cellerna. Här är några tips att tänka på:

• Använd en fast lågström, med eller utan timer.
• Ladda inte i mer än 10-20 timmar.
• Använd en underhållsladdning vid C/300 om du behöver hålla dina celler i fulladdat tillstånd.
• Använd en lägre arbetscykelmetod för att kompensera för naturlig självurladdning.

ΔV Laddningsmetod

För att förhindra cellskador måste snabbladdare avsluta sin laddningscykel innan överladdning inträffar. Så här gör du:

• Övervaka förändringen av spänningen med tiden och stoppa när batteriet är fulladdat.
• Övervaka spänningsförändringen med avseende på tid och stoppa när den blir noll.
• Använd en konstantströmsladdningskrets.
• Avsluta laddningen när spänningen sjunker 5-10 mV per cell från toppspänningen.

ΔT Laddningsmetod

Denna metod använder en temperatursensor för att upptäcka när batteriet är fullt. Så här gör du:

• Använd en konstantströmsladdningskrets.
• Övervaka temperaturökningshastigheten och stoppa när den når 1 °C per minut.
• Använd en absolut temperaturgräns vid 60 °C.
• Följ den första snabbladdningen med en period av underhållsladdning.

säkerhets~~POS=TRUNC

För att hålla dina celler säkra, här är några saker att tänka på:

• Använd en återställbar säkring i serie med cellen, speciellt av typen bimetallremsa.
• Moderna NiMH-celler innehåller katalysatorer för att hantera gaser som produceras genom överladdning.
• Använd inte en laddningsström på mer än 0.1 C.

Vad är urladdning i uppladdningsbara batterier?

Vad är urladdning?

Urladdning är processen för ett uppladdningsbart batteri som avger energi. När ett batteri laddas ur släpper det i snitt 1.25 volt per cell, vilket sedan minskar till cirka 1.0-1.1 volt per cell.

Vad är effekten av ansvarsfrihet?

Urladdning kan ha några olika effekter på ett uppladdningsbart batteri. Här är några av de vanligaste:

• Fullständig urladdning av flercellspaket kan orsaka omvänd polaritet i en eller flera celler, vilket kan skada dem permanent.
• Lågspänningströskelavstängningar kan orsaka oåterkalleliga skador när cellerna varierar i temperatur.
• Självurladdningshastigheten varierar mycket med temperaturen, där lägre lagringstemperatur leder till långsammare urladdning och längre batteritid.

Hur förbättrar jag självurladdning?

Det finns några sätt att förbättra självurladdningen i laddningsbara batterier:

• Använd en sulfonerad separator för att avlägsna N-innehållande föreningar.
• Använd en akrylsyraympad PP-separator för att minska bildningen av Al- och Mn-skräp i separatorn.
• Ta bort Co och Mn i A2B7 MH-legering för att minska skräpbildning i separatorn.
• Öka mängden elektrolyt för att minska vätediffusionen i elektrolyten.
• Ta bort Cu-innehållande komponenter för att minska mikrokortslutningen.
• Använd PTFE-beläggning på positiv elektrod för att undertrycka korrosion.

Jämför NiMH-batterier med andra typer

NiMH-celler vs. primära batterier

NiMH-celler är det bästa valet för enheter med hög dränering, som digitala kameror, för de håller längre än primära batterier som alkaliska. Här är varför:

• NiMH-celler har ett lägre inre motstånd, vilket innebär att de kan hantera högre strömkrav utan att förlora kapacitet.
• Alkaliska AA-batterier erbjuder en kapacitet på 2600 mAh vid lågt strömbehov (25 mA), men endast 1300 mAh kapacitet med en belastning på 500 mA.
• NiMH-celler kan leverera dessa strömnivåer utan någon kapacitetsförlust.

NiMH-celler kontra litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier har en högre specifik energi än NiMH-batterier, men de är mycket dyrare. Dessutom producerar de en högre spänning (3.2–3.7 V nominell), så du behöver kretsar för att minska spänningen om du vill använda dem som en drop-in ersättning för alkaliska batterier.

Marknadsandel för NiMH-batterier

Från och med 2005 var NiMH-batterier endast 3 % av batterimarknaden. Men om du letar efter ett batteri som håller, är det rätt väg att gå!

Kraften med NiMH-batterier

Högeffekts Ni–MH-batterier

NiMH-batterier är vägen att gå om du letar efter en pålitlig och kraftfull energikälla. De används ofta i AA-batterier, och de har en nominell laddningskapacitet på 1.1-2.8 Ah vid 1.2 V. Dessutom kan de driva många enheter designade för 1.5 V.

NiMH-batterier i el- och hybridelektriska fordon

NiMH-batterier har använts i el- och hybridelektriska fordon i flera år. Du kan hitta 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 och Honda Civic Hybrid.

Uppfinningen av NiMH-batteriet

Stanford R. Ovshinsky uppfann och patenterade en populär förbättring av NiMH-batteriet och grundade Ovonic Battery Company 1982. General Motors köpte Ovonics patent 1994 och i slutet av 1990-talet användes NiMH-batterier framgångsrikt i många helt elektriska fordon.

Patentbelastningen för NiMH-batterier

I oktober 2000 såldes patentet till Texaco och en vecka senare förvärvades Texaco av Chevron. Chevrons dotterbolag Cobasys tillhandahåller dessa batterier endast till stora OEM-order. Detta skapade ett patentkrav för stora NiMH-batterier för bilar.

Så om du letar efter en pålitlig och kraftfull energikälla är NiMH-batterier rätt väg att gå. De har använts i elektriska och hybridelektriska fordon i åratal, och de är fortfarande starka. Dessutom, med uppfinningen av NiMH-batteriet kan du vara säker på att du får den bästa kvalitetsprodukten. Så vad väntar du på? Skaffa dina NiMH-batterier idag!

Vad är nickel-kadmium (NiCAD) batterier?

Världens första NiCad-batteri uppfanns av en svensk forskare redan 1899, och sedan dess har det skett många förbättringar. Så vad är dessa batterier gjorda av?

Komponenter

NiCAD-batterier består av:

• En nickel(III)oxid-hydroxid-positiv elektrodplatta
• En negativ kadmiumelektrodplatta
• En separator
• En kaliumhydroxidelektrolyt

du använder

NiCAD-batterier används i en mängd olika produkter, såsom:

• leksaker
• Nödbelysning
• Medicinsk utrustning
• Kommersiella och industriella produkter
• Elektriska rakhyvlar
• Tvåvägsradio
• Elverktyg

Fördelar

NiCAD-batterier har många fördelar, såsom:

• De laddas snabbt och är lätta att ladda
• De är lätta att förvara och skicka
• De kan ta ett stort antal avgifter
• Men de innehåller giftiga metaller som kan vara skadliga för miljön

Så där har du det, NiCAD-batterier är ett utmärkt sätt att driva dina prylar och prylar, men se bara till att kassera dem på rätt sätt när du är klar!

Allt du behöver veta om NiMH-batterier

NiMH-batterier är de nya barnen på blocket, som utvecklades i slutet av 1960-talet och fulländades i slutet av 1980-talet. Men vad är de och varför ska du bry dig? Låt oss ta en titt!

Vad finns i ett NiMH-batteri?

NiMH-batterier består av fyra huvudkomponenter:

• En nickelhydroxid-positiv elektrodplatta
• En negativ elektrodplatta med vätejoner
• En separator
• En alkalisk elektrolyt som kaliumhydroxid

Var används NiMH-batterier?

NiMH-batterier används i en mängd olika produkter, från bilbatterier till medicinska instrument, personsökare, mobiltelefoner, videokameror, digitalkameror, elektriska tandborstar och mer.

Vilka är fördelarna med NiMH-batterier?

NiMH-batterier kommer med massor av förmåner:

• Hög kapacitet jämfört med andra uppladdningsbara batterier
• Motstår överladdning och överladdning
• Miljövänlig: inga farliga kemikalier som kadmium, kvicksilver eller bly
• Sänk strömmen plötsligt snarare än en långsam rinna ner

Så om du letar efter ett pålitligt, miljövänligt batteri är NiMH rätt väg att gå!

Litium vs NiMH-batterier: Vad är skillnaden?

Vilka är de bästa tillämpningarna för NiMH-batteripaket?

Letar du efter ett batteripaket som inte slår sönder banken? NiMH-batteripaket är vägen att gå! Dessa paket är perfekta för applikationer som inte kräver en superhög energitäthet, som mobiltelefoner, medicinsk utrustning och elfordon. Dessutom behöver du inte oroa dig för de potentiella farorna som är förknippade med litiumprodukter.

Självurladdar inte NiMH-batterier och är benägna för minneseffekten?

NiMH-batterier har funnits sedan början av 1970-talet och har en bra säkerhet och tillförlitlighet. Även om de inte behöver ett komplext batterihanteringssystem (BMS) som litiumbatterier gör, kan du fortfarande få ett BMS för ditt NiMH-paket för att det ska hålla längre och kommunicera med din enhet. Och oroa dig inte, NiMH-batterier laddas inte ur själv eller lider av minneseffekten.

Håller NiMH-batterier lika länge som ett litiumbatteri?

NiMH-batterier har en bra livslängd, men de håller inte lika länge som litiumbatterier. Men de är fortfarande ett bra alternativ om du letar efter en kostnadseffektiv lösning.

Behöver ett kapsling för NiMH anpassat batteripaket ventileras liknande litiumkemi?

Nej, NiMH-batteripaket behöver inte ventileras som litiumkemi.

Behöver jag verkligen ett BMS för NiMH-batteripaket?

Nej, du behöver inget BMS för ditt NiMH-batteri, men det kan vara till hjälp. En BMS kan hjälpa ditt batteri att hålla längre och kommunicera med din enhet.

Vad är skillnaden mellan NiMH och Litium i totalkostnad och batteristorlek?

När det kommer till kostnad och storlek är NiMH-batterier rätt väg att gå! De är mer kostnadseffektiva att designa och tillverka, och de kräver inte en komplex BMS som litiumbatterier gör. Dessutom tar de inte upp lika mycket plats som litiumbatterier, så du kan få plats med fler av dem i samma område.

Skillnader

Nimh Batterier Vs Alkaline

När det gäller NiMH vs alkaliskt beror det verkligen på dina behov. Om du letar efter en snabb och pålitlig strömkälla, då är uppladdningsbara NiMH-batterier rätt väg att gå. De kan hålla i upp till 5-10 år, så du kommer att spara massor av pengar i det långa loppet. Å andra sidan, om du behöver ett batteri för en enhet med låg dränering som kommer att hålla i några månader, så är alkaliska engångsbatterier rätt väg att gå. De är billigare och bekvämare på kort sikt. Så när det kommer till NiMH vs alkaliskt beror det verkligen på dina behov och budget.

FAQ

Behöver NiMH-batterier en speciell laddare?

Ja, NiMH-batterier behöver en speciell laddare! Att ladda NiMH-celler är lite knepigare än NiCd-celler, eftersom spänningstoppen och efterföljande fall som signalerar full laddning är mycket mindre. Laddar du dem med en NiCd-laddare riskerar du att överladda och skada cellen, vilket kan leda till minskad kapacitet och kortare livslängd. Så om du vill att dina NiMH-batterier ska hålla, se till att du använder rätt laddare för jobbet!

Vad är en nackdel med att använda dessa NiMH-batterier?

Att använda NiMH-batterier kan vara lite jobbigt. De tenderar att bryta strömmen plötsligt när de får slut på juice, snarare än att sakta försvinna. Dessutom urladdar de sig snabbt. Så om du lämnar en i en låda i ett par månader måste du ladda upp den innan du kan använda den igen. Och om du behöver hög effekt eller pulserande belastningar, som på digitala GSM-mobiltelefoner, bärbara sändtagare eller elverktyg, har du det bättre med ett NiCad-batteri. Så om du letar efter ett batteri som är pålitligt och håller länge, kanske du vill leta någon annanstans.

Är det OK att lämna NiMH-batterier fulladdade?

Ja, det är helt okej att lämna NiMH-batterier fulladdade! Faktum är att du kan lagra dem på obestämd tid och de kommer fortfarande att ha massor av juice när du är redo att använda dem. Du behöver inte oroa dig för att de ska förlora sin laddning med tiden. Plus, om du upptäcker att de är lite låga, ge dem bara ett par laddnings-/urladdningscykler så blir de bra som nya. Så varsågod och lämna NiMH-batterierna fulladdade – de har inget emot det!

Hur många år kan NiMH-batterier hålla?

NiMH-batterier kan hålla i upp till 5 år, men allt beror på hur du förvarar dem. Förvara dem på en torr plats med låg luftfuktighet, inga frätande gaser och vid ett temperaturområde på -20°C till +45°C. Om du förvarar dem på en plats med hög luftfuktighet eller temperaturer under -20°C eller över +45°C kan det sluta med rost och batteriläckage. Så om du vill att dina NiMH-batterier ska hålla, se till att du förvarar dem på rätt plats! Plus, om du vill att de ska hålla ännu längre, ladda dem minst en gång om året för att förhindra läckage och försämring. Så om du tar väl hand om dina NiMH-batterier kan de hålla i upp till 5 år.

Slutsats

NiMH-batterier är ett utmärkt sätt att driva din elektronik och blir allt mer populära. De är pålitliga, hållbara och miljövänliga, så du kan må bra av att använda dem. Dessutom är de lätta att hitta och relativt billiga. Så om du letar efter ett nytt batteri till din enhet är NiMH ett utmärkt val. Kom bara ihåg att använda rätt laddare, och glöm inte att säga "NiMH" med ett leende – det kommer garanterat att göra din dag lite ljusare!

Hej, jag heter Kim, en mamma och en stop-motion-entusiast med bakgrund inom medieskapande och webbutveckling. Jag har en enorm passion för teckning och animation, och nu dyker jag med huvudet först in i stop-motion-världen. Med min blogg delar jag mina lärdomar med er.