鎳氫電池：它們是什麼？
什麼是鎳氫電池？ 鎳氫電池是可充電電池的一種。 它們用於許多不同的設備，從汽車到玩具再到 智能手機.
與其他類型的電池相比，它們有很多優勢，因此非常受歡迎。 但它們到底是什麼？
在這篇文章中，我們將介紹：
鎳氫電池的歷史
本發明
早在 1967 年，Battelle-Geneva 研究中心的一些火花靈機一動，發明了鎳氫電池。 它基於燒結 Ti2Ni+TiNi+x 合金和 NiOOH 電極的混合物。 在接下來的二十年裡，戴姆勒-奔馳和大眾汽車公司參與並贊助了電池的開發。
改進
在 70 年代，鎳氫電池商業化用於衛星應用，這激發了人們對氫化物技術作為笨重儲氫的替代品的興趣。 飛利浦實驗室和法國的 CNRS 開發了新型高能混合合金，其負極採用稀土金屬。 但這些合金在鹼性電解液中不穩定，因此不適合消費者使用。
突破
1987 年，Willems 和 Buschow 在他們的電池設計上取得了突破，使用了 La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1 的混合物。 該電池在 84 次充放電循環後保持了 4000% 的充電容量。 很快就開發出了使用混合金屬代替鑭的更經濟可行的合金。
消費級
1989 年，第一批消費級鎳氫電池問世，1998 年，Ovonic Battery Co. 改進了鈦鎳合金結構和成分，並為其創新申請了專利。 到 2008 年，全球有超過 XNUMX 萬輛混合動力汽車使用鎳氫電池製造。
人氣
在歐盟，鎳氫電池取代了鎳鎘電池用於便攜式消費品。 在日本，2010 年銷售的便攜式充電電池中有 22% 是鎳氫電池，而在 2009 年的瑞士，這一比例約為 60%。 但由於鋰離子電池製造量的增加，這一百分比隨著時間的推移而下降。
未來
2015 年，巴斯夫生產了一種改進的微結構，使鎳氫電池更加耐用，從而改變了電池設計，從而減輕了相當大的重量，並將比能量提高到每公斤 140 瓦時。 所以鎳氫電池的前景一片光明！
鎳氫電池背後的化學原理
什麼是電化學？
電化學是研究電與化學反應之間關係的學科。 這是電池背後的科學，也是鎳金屬氫化物 (NiMH) 電池的工作原理。
鎳氫電池內部的反應
鎳氫電池由正極和負極兩個電極組成。 電池內部發生的反應使其工作。 這是正在發生的事情：
- 在負極，水和金屬與電子結合形成 OH- 和金屬氫化物。
- 在正極，當氫氧化鎳和 OH- 與電子結合時會形成羥基氧化鎳。
- 在充電過程中，反應從左向右移動。 在放電過程中，反應從右向左移動。
鎳氫電池的組件
鎳氫電池的負極由金屬間化合物構成。 最常見的類型是 AB5，它是鑭、鈰、釹和镨等稀土元素與鎳、鈷、錳或鋁的混合物。
一些鎳氫電池使用基於 AB2 化合物的更高容量負極材料，這些化合物是鈦或釩與鋯或鎳結合，並用鉻、鈷、鐵或錳改性。
鎳氫電池中的電解液通常是氫氧化鉀，正極是氫氧化鎳。 負電極是間隙金屬氫化物形式的氫。 無紡布聚烯烴用於分離。
所以你有它！ 現在您了解了鎳氫電池背後的化學原理。
什麼是雙極電池？
是什麼讓雙極電池與眾不同？
雙極電池與標準電池略有不同。 他們使用固體聚合物膜凝膠分離器，有助於防止液體電解質系統發生短路。 這使它們成為電動汽車的絕佳選擇，因為它們可以儲存大量能量並保證其安全。
我為什麼要關心雙極電池？
如果您正在尋找一種可以儲存大量能量並確保安全的電池，那麼雙極電池可能是您的正確選擇。 它們在電動汽車中越來越受歡迎，因此如果您在市場上購買，您絕對應該考慮雙極電池。 原因如下：
- 它們旨在防止液體電解質系統中發生短路。
- 它們可以儲存大量能量，是電動汽車的理想選擇。
- 它們正變得越來越受歡迎，因此您可以確信您得到的是優質產品。
安全地為鎳氫電池充電
快速充電
當您趕時間需要給鎳氫電池充電時，最好使用智能電池 充電器 以避免過度充電，這會損壞電池。 請記住以下提示：
- 使用固定的低電流，帶或不帶定時器。
- 充電時間不要超過 10-20 小時。
- 如果您需要讓電池保持充滿電狀態，請使用 C/300 的涓流充電。
- 使用較低的佔空比方法來抵消自然自放電。
ΔV充電方式
為防止電池損壞，快速充電器必須在過度充電發生之前終止其充電週期。 方法如下：
- 監測電壓隨時間的變化，當電池充滿電時停止。
- 監測電壓隨時間的變化，當它變為零時停止。
- 使用恆流充電電路。
- 當每個電池的電壓從峰值電壓下降 5-10 mV 時，終止充電。
ΔT充電方式
此方法使用溫度傳感器來檢測電池何時充滿。 以下是該怎麼做：
- 使用恆流充電電路。
- 監測溫度升高的速率，並在達到每分鐘 1°C 時停止。
- 使用 60 °C 的絕對溫度截止值。
- 在初始快速充電後進行一段時間的涓流充電。
安全提示
為了保證您的細胞安全，請記住以下幾點：
- 使用與電池串聯的自恢復保險絲，尤其是雙金屬條型。
- 現代 NiMH 電池包含用於處理過度充電產生的氣體的催化劑。
- 不要使用超過 0.1 C 的充電電流。
什麼是充電電池的放電？
什麼是放電？
放電是充電電池釋放能量的過程。 當電池放電時，每個電池平均釋放 1.25 伏特，然後下降到每個電池約 1.0-1.1 伏特。
出院有什麼影響？
放電會對可充電電池產生一些不同的影響。 以下是一些最常見的：
- 多節電池組的完全放電會導致一個或多個電池反極性，從而永久損壞它們。
- 當電池溫度變化時，低電壓閾值切斷會造成不可逆轉的損壞。
- 自放電率隨溫度變化很大，存儲溫度越低，放電越慢，電池壽命越長。
如何改善自放電？
有幾種方法可以改善充電電池的自放電：
- 使用磺化分離器去除含氮化合物。
- 使用丙烯酸接枝 PP 隔膜可減少隔膜中鋁和錳碎片的形成。
- 去除 A2B7 MH 合金中的 Co 和 Mn，以減少分離器中碎屑的形成。
- 增加電解質的量以減少氫在電解質中的擴散。
- 去除含 Cu 成分以減少微短路。
- 在正極上使用聚四氟乙烯塗層來抑制腐蝕。
將鎳氫電池與其他類型的電池進行比較
鎳氫電池與原電池
NiMH 電池是高耗電設備的首選，例如數字 相機，因為它們比鹼性電池等原電池更耐用。 原因如下：
- NiMH 電池具有較低的內阻，這意味著它們可以處理更高的電流需求而不會損失容量。
- 鹼性 AA 尺寸電池在低電流需求 (2600 mA) 下提供 25 mAh 容量，但在 1300 mA 負載下僅提供 500 mAh 容量。
- NiMH 電池可以在沒有任何容量損失的情況下提供這些電流水平。
鎳氫電池與鋰離子電池
鋰離子電池比鎳氫電池具有更高的比能量，但它們更昂貴。 此外，它們會產生更高的電壓（標稱值為 3.2–3.7 V），因此如果您想將它們用作鹼性電池的直接替代品，則需要降低電壓的電路。
截至 2005 年，鎳氫電池僅佔電池市場的 3%。 但如果您正在尋找經久耐用的電池，它們就是您的不二之選！
鎳氫電池的力量
高功率鎳氫電池
如果您正在尋找可靠而強大的能源，鎳氫電池就是您的不二之選。 它們通常用於 AA 電池，在 1.1 V 時的標稱充電容量為 2.8-1.2 Ah。另外，它們可以操作許多專為 1.5 V 設計的設備。
電動和混合動力汽車中的鎳氫電池
多年來，鎳氫電池一直用於電動和混合動力汽車。 您可以在通用汽車 EV1、豐田 RAV4 EV、本田 EV Plus、福特 Ranger EV、Vectrix 踏板車、豐田普銳斯、本田 Insight、福特 Escape 混合動力車、雪佛蘭 Malibu 混合動力車和本田思域混合動力車中找到它們。
鎳氫電池的發明
斯坦福·奧夫辛斯基 (Stanford R. Ovshinsky) 發明了一種廣受歡迎的鎳氫電池改進併申請了專利，並於 1982 年成立了 Ovonic 電池公司。通用汽車公司於 1994 年購買了 Ovonics 的專利，到 1990 年代後期，鎳氫電池已成功用於許多全電動汽車。
鎳氫電池的專利權負擔
2000 年 XNUMX 月，該專利被賣給了 Texaco，一周後，Texaco 被雪佛龍收購。 雪佛龍的 Cobasys 子公司僅向大型 OEM 訂單提供這些電池。 這為大型汽車鎳氫電池造成了專利負擔。
因此，如果您正在尋找可靠而強大的能源，鎳氫電池就是您的不二之選。 它們已經在電動和混合動力汽車中使用多年，並且仍然很強勁。 此外，隨著 NiMH 電池的發明，您可以確信您獲得的是最優質的產品。 你還在等什麼？ 今天就購買您的鎳氫電池吧！
什麼是鎳鎘 (NiCAD) 電池？
早在 1899 年，一位瑞典科學家就發明了世界上第一塊 NiCad 電池，從那時起，已經有了很多改進。 那麼這些電池是由什麼製成的呢？
組件
NiCAD電池由以下部分組成：
- 鎳(III)氧化物-氫氧化物正極板
- 鎘負極板
- 分隔符
- 氫氧化鉀電解液
用途
NiCAD 電池用於各種產品，例如：
- 玩具
- 應急照明
- 醫用器材
- 商業和工業產品
- 電動剃須刀
- 雙向收音機
- 電動工具
優點
NiCAD 電池有很多好處，例如：
- 它們充電迅速且易於充電
- 它們易於儲存和運輸
- 他們可以收取大量費用
- 但是，它們確實含有對環境有害的有毒金屬
好了，NiCAD 電池是為您的小工具和小發明供電的好方法，但請確保在用完後妥善處理它們！
關於鎳氫電池您需要知道的一切
NiMH 電池是市場上的新生事物，在 1960 年代後期開發並在 1980 年代後期完善。 但它們是什麼，你為什麼要關心？ 讓我們來看看！
鎳氫電池中有什麼？
鎳氫電池由四個主要部分組成：
- 一種氫氧化鎳正極板
- 一種氫離子負極板
- 分隔符
- 鹼性電解質，如氫氧化鉀
鎳氫電池用在什麼地方？
鎳氫電池用於各種產品，從汽車電池到醫療儀器、尋呼機、手機、攝像機、數碼相機、電動牙刷等等。
鎳氫電池有什麼好處？
鎳氫電池有很多好處：
- 與其他可充電電池相比具有高容量
- 防止過度充電和過度放電
- 環保：不含鎘、汞或鉛等有害化學物質
- 突然切斷電源而不是緩慢滴入
因此，如果您正在尋找可靠、環保的電池，鎳氫電池就是您的不二之選！
鋰電池與鎳氫電池：有何區別？
鎳氫電池組的最佳應用是什麼？
您是否正在尋找不會破壞銀行的電池組？ 鎳氫電池組是必經之路！ 這些電池組非常適合不需要超高能量密度的應用，例如手機、醫療設備和電動汽車。 此外，您不必擔心與鋰產品相關的潛在危害。
鎳氫電池不會自放電，容易產生記憶效應嗎？
鎳氫電池自 1970 世紀 XNUMX 年代初期就已問世，並擁有良好的安全性和可靠性記錄。 雖然它們不像鋰電池那樣需要復雜的電池管理系統 (BMS)，但您仍然可以為您的 NiMH 電池組獲取 BMS，以幫助它持續更長時間並與您的設備通信。 不用擔心，NiMH 電池不會自放電，也不會出現記憶效應。
鎳氫電池會像鋰電池一樣耐用嗎？
鎳氫電池具有良好的循環壽命性能，但它們的使用壽命不如鋰電池。 但是，如果您正在尋找具有成本效益的解決方案，它們仍然是一個不錯的選擇。
NiMH 定制電池組的外殼是否需要與鋰化學類似的通風裝置？
不，鎳氫電池組不需要像鋰化學那樣的排氣。
我真的需要鎳氫電池組的 BMS 嗎？
不，您的 NiMH 電池組不需要 BMS，但它很有用。 BMS 可以幫助您的電池組使用更長時間並與您的設備通信。
鎳氫電池與鋰電池在總成本和電池組尺寸方面有何不同？
就成本和尺寸而言，鎳氫電池組是最佳選擇！ 它們在設計和製造方面更具成本效益，並且不需要像鋰電池那樣複雜的 BMS。 此外，它們不像鋰電池那樣佔用空間，因此您可以在同一區域安裝更多電池。
差異
鎳氫電池與鹼性電池
當談到鎳氫電池與鹼性電池時，這實際上取決於您的需求。 如果您正在尋找快速可靠的電源，那麼可充電鎳氫電池就是您的不二之選。 它們可以使用長達 5-10 年，因此從長遠來看，您將節省大量資金。 另一方面，如果您的低耗電量設備需要電池並持續使用幾個月，那麼一次性鹼性電池是最佳選擇。 它們在短期內更便宜、更方便。 因此，當談到鎳氫電池與鹼性電池時，這實際上取決於您的需求和預算。
常見問題
鎳氫電池需要專用充電器嗎？
是的，鎳氫電池需要專用充電器！ 給 NiMH 電池充電比 NiCd 電池要復雜一些，因為表示充滿電的電壓峰值和隨後的下降要小得多。 如果使用 NiCd 充電器為它們充電，則存在過度充電和損壞電池的風險，這會導致容量降低和壽命縮短。 因此，如果您希望您的鎳氫電池經久耐用，請務必使用正確的充電器！
使用這種鎳氫電池有什麼缺點？
使用 NiMH 電池可能有點麻煩。 他們往往會在果汁用完時突然切斷電源，而不是慢慢消失。 另外，它們會快速自放電。 所以如果你把一個放在抽屜裡幾個月，你必須先給它充電，然後才能再次使用它。 如果您需要高功率或脈衝負載，例如 GSM 數字蜂窩電話、便攜式收發器或電動工具，您最好使用 NiCad 電池。 因此，如果您正在尋找一種可靠且經久耐用的電池，您可能需要尋找其他地方。
可以讓 NiMH 電池充滿電嗎？
是的，讓鎳氫電池充滿電完全沒問題！ 事實上，您可以無限期地儲存它們，當您準備好使用它們時，它們仍然會有很多汁液。 無需擔心他們會隨著時間的推移失去充電。 另外，如果您確實發現它們有點低，只需給它們幾個充電/放電週期，它們就會像新的一樣好。 所以繼續吧，讓這些鎳氫電池充滿電——他們不會介意的！
鎳氫電池能用幾年？
NiMH 電池最多可以使用 5 年，但這完全取決於您如何存放它們。 將它們保存在低濕度、無腐蝕性氣體且溫度範圍為 -20°C 至 +45°C 的干燥處。 如果將它們存放在高濕度或溫度低於 -20°C 或高於 +45°C 的地方，最終可能會生鏽和電池漏液。 所以，如果您想讓您的鎳氫電池經久耐用，請確保將它們存放在正確的地方！ 另外，如果您想讓它們使用更長時間，請至少每年為它們充電一次，以防止漏電和變質。 因此，如果您妥善保管您的鎳氫電池，它們最多可以使用 5 年。
結論
鎳氫電池是為您的電子產品供電的好方法，並且越來越受歡迎。 它們可靠、耐用且環保，因此您可以放心使用它們。 另外，它們很容易找到並且相對便宜。 因此，如果您正在為您的設備尋找新電池，鎳氫電池是一個不錯的選擇。 請記住使用正確的充電器，別忘了笑著說“NiMH”——它一定會讓您的一天更加美好！
大家好，我是 Kim，一位母親和定格動畫愛好者，具有媒體創作和網絡開發背景。 我對繪畫和動畫有著極大的熱情，現在我正一頭扎進定格動畫世界。 通過我的博客，我與大家分享我的經驗教訓。
