Baterii nichel metal hidrură ni mh. Baterii nichel-hidrură metalică

Nichel.

YouTube enciclopedic

1 / 5

Chimie dintr-o baterie Ni-MH falsă

Chimia bateriei cu nichel cadmiu

Baterii nichel-zinc

De unde să obțineți baterii LI-Ion și Ni-Mh gratuite.

Dispozitiv cu baterie. Chimia este simplă. baterie Li-ion

Subtitrări

Istoria inventiei

Cercetările privind tehnologia bateriilor NiMH au început în anii 1970 ca o încercare de a depăși neajunsurile. Cu toate acestea, compușii de hidrură metalică utilizați la acel moment erau instabili și nu au fost atinse caracteristicile necesare. Ca urmare, dezvoltarea bateriilor NiMH a stagnat. Noi compuși de hidrură metalică suficient de stabili pentru utilizarea bateriei au fost dezvoltați în 1980. De la sfârșitul anilor 1980, bateriile NiMH au suferit îmbunătățiri continue, în principal în ceea ce privește densitatea energiei. Dezvoltatorii lor au remarcat că tehnologiile NiMH au potențialul de a obține densități de energie și mai mari.

Opțiuni

• Conținut teoretic de energie (Wh/kg): 300 Wh/kg.
• Intensitatea energetică specifică: aproximativ - 60-72 Wh/kg.
• Densitatea specifică de energie (Wh/dm³): aproximativ - 150 Wh/dm³.
• EMF: 1,25.
• Temperatura de funcționare: −60…+55 °C .(-40… +55)
• Durată de viață: aproximativ 300-500 de cicluri de încărcare/descărcare.
• autodescărcare: până la 100% pe an (pentru tipurile mai vechi de baterii)

Descriere

Bateriile nichel-hidrură metalică de tip Krona au, de regulă, o tensiune inițială de 8,4 V, tensiunea scade treptat la 7,2 V și apoi, când energia bateriei este epuizată, tensiunea scade rapid. Acest tip de baterie este conceput pentru a înlocui bateriile cu nichel-cadmiu. Bateriile nichel-hidrură metalică au o capacitate cu aproximativ 20% mai mare cu aceleași dimensiuni, dar o durată de viață mai scurtă - de la 200 la 300 de cicluri de încărcare/descărcare. Autodescărcarea este de aproximativ 1,5-2 ori mai mare decât cea a bateriilor cu nichel-cadmiu.

Bateriile NiMH sunt practic lipsite de „efectul de memorie”. Aceasta înseamnă că puteți încărca o baterie care nu este complet descărcată dacă nu a fost depozitată în această stare mai mult de câteva zile. Dacă bateria a fost parțial descărcată și apoi nu a fost folosită o perioadă lungă de timp (mai mult de 30 de zile), aceasta trebuie să fie descărcată înainte de încărcare.

Prietenos cu mediul.

Cel mai favorabil mod de funcționare: încărcare cu curent scăzut, capacitate nominală de 0,1, timp de încărcare - 15-16 ore (recomandarea tipică a producătorului).

Depozitare

Bateriile trebuie păstrate complet încărcate în frigider, dar nu sub 0 °C. În timpul depozitării, este indicat să verificați regulat tensiunea (o dată la 1-2 luni). Nu ar trebui să scadă sub 1. Dacă tensiunea scade, trebuie să încărcați din nou bateriile.

Baterii NiMH cu descărcare automată scăzută (LSD NiMH)

Bateria cu descărcare automată scăzută nichel-hidrură metalică (LSD NiMH) a fost introdusă pentru prima dată în noiembrie 2005 de către Sanyo sub marca Eneloop. Mai târziu, mulți producători globali și-au prezentat bateriile LSD NiMH.

Acest tip de baterie are autodescărcare redusă, ceea ce înseamnă că are o durată de viață mai lungă în comparație cu NiMH convențional. Bateriile sunt vândute ca „gata de utilizare” sau „preîncărcate” și sunt comercializate ca înlocuitori pentru bateriile alcaline.

În comparație cu bateriile NiMH obișnuite, LSD-urile NiMH sunt cele mai utile atunci când între încărcare și utilizarea bateriei pot trece mai mult de trei săptămâni. Bateriile convenționale NiMH își pierd până la 10% din capacitatea de încărcare în primele 24 de ore după încărcare, apoi curentul de autodescărcare se stabilizează la până la 0,5% din capacitatea pe zi. Pentru NiMH LSD-urile, aceasta este de obicei în intervalul de la 0,04% la 0,1% din capacitatea pe zi. Producătorii susțin că, prin îmbunătățirea electrolitului și a electrodului, au reușit să obțină următoarele avantaje ale LSD NiMH în comparație cu tehnologia clasică:

1. Abilitatea de a lucra cu curenți mari de descărcare, care pot depăși capacitatea bateriei cu un ordin de mărime. Datorită acestei caracteristici, NiMH LSD-urile funcționează foarte bine cu lanternele de mare putere, lanternele, modelele controlate radio și orice alte dispozitive mobile care necesită un curent ridicat.
2. Coeficient ridicat de rezistență la îngheț. La -20 °C, pierderea puterii nominale nu este mai mare de 12%, în timp ce cele mai bune exemple de baterii convenționale NiMH pierd aproximativ 20-30%.
3. Păstrarea mai bună a tensiunii de funcționare. Multe dispozitive nu au drivere de alimentare și se opresc atunci când tensiunea scade, tipic pentru Ni-MH - până la 1,1 V și apare o avertizare de putere scăzută la 1,205 V.
4. Durată de viață mai lungă: de 2-3 ori mai multe cicluri de încărcare-descărcare (până la 1500 de cicluri) și capacitatea este mai bine menținută pe toată durata de viață a elementului.

Lista parțială a bateriilor cu durată lungă de viață (descărcare redusă automată):

• AlwaysReady de Camelion
• AccuEvolution de la AccuPower
• MaxE și MaxE Plus de la Ansmann
• Ecomax de CDR King
• ActiveCharge/StayCharged/Pre-Charge/Accu de la Duracell
• nx-ready de la energiile ENIX
• Prolife de la Fujicell
• ReCyko de Gold Peak
• Ready4Power de la Hama
• Preîncărcat de Kodak
• R2G de la Lenmar
• Imedion de Maha
• EnergyOn de la NexCell
• Infinium de la Panasonic
• Hibrid, platină și OPP preîncărcat de la Rayovac
• Pleomax E-Lock de la Samsung
• Cycle Energy de la Sony
• Centura de Tenergy
• LSD gata de utilizare de la Turnigy
• Hybrio de la Uniross
• Instant de Vapex
• Ready2Use de Varta
• eniTime de Yuasa
• Precizie de la Energizer

Alte beneficii ale bateriilor NiMH cu descărcare automată scăzută (LSD NiMH) Bateriile NiMH cu descărcare automată scăzută au de obicei o rezistență internă semnificativ mai mică decât bateriile NiMH convenționale. Acest lucru are un efect foarte pozitiv în dispozitivele cu consum mare de curent:

• Tensiune mai stabilă
• Generare redusă de căldură, în special în modurile rapide de încărcare/descărcare
• Eficiență mai mare
• Capabil de ieșire de curent de impuls ridicat (de exemplu: blițul camerei se încarcă mai repede)
• Posibilitatea de funcționare pe termen lung în dispozitive cu consum redus de energie (exemplu: telecomenzi, ceasuri.)

Metode de încărcare

Încărcarea se realizează prin curent electric la o tensiune pe element de până la 1,4 - 1,6 V. Tensiunea pe un element complet încărcat fără sarcină este de 1,4 V. Tensiunea sub sarcină variază de la 1,4 la 0,9 V. Tensiunea fără sarcină este complet o baterie descărcată este de 1,0 - 1,1 V (descărcarea ulterioară poate deteriora elementul). Pentru a încărca bateria, se folosește curent continuu sau pulsat cu impulsuri negative de scurtă durată (pentru a preveni efectul de „memorie”, metoda de încărcare a bateriilor cu curent alternativ asimetric).

Monitorizarea sfârșitului de încărcare prin schimbarea tensiunii

Una dintre metodele de determinare a sfârșitului unei încărcări este metoda -ΔV. Imaginea arată un grafic al tensiunii pe celulă la încărcare. Încărcătorul încarcă bateria cu curent constant. După ce bateria este complet încărcată, tensiunea începe să scadă. Efectul se observă numai la curenți de încărcare suficient de mari (0,5C..1C). Încărcătorul ar trebui să detecteze această cădere și să oprească încărcarea.

Există și așa-numita „inflexie” - o metodă pentru a determina sfârșitul încărcării rapide. Esența metodei este că nu se analizează tensiunea maximă de pe baterie, ci modificarea derivatei tensiunii în timp. Adică, încărcarea rapidă se va opri în momentul în care rata de creștere a tensiunii este minimă. Acest lucru permite ca faza de încărcare rapidă să fie finalizată mai devreme, atunci când temperatura bateriei nu a crescut încă semnificativ. Cu toate acestea, metoda necesită măsurarea tensiunii cu o precizie mai mare și câteva calcule matematice (calcularea derivatei și filtrarea digitală a valorii rezultate).

Monitorizarea sfârșitului de încărcare pe baza schimbărilor de temperatură

La încărcarea unei celule cu curent continuu, cea mai mare parte a energiei electrice este transformată în energie chimică. Când bateria este complet încărcată, energia electrică furnizată va fi transformată în căldură. Cu un curent de încărcare suficient de mare, puteți determina sfârșitul încărcării printr-o creștere bruscă a temperaturii elementului prin instalarea unui senzor de temperatură a bateriei. Temperatura maximă admisă a bateriei este de +60 °C.

Calcularea timpului de încărcare

Pentru a calcula timpul de încărcare a bateriei, se utilizează următoarea formulă: t = 1,3*(capacitatea bateriei / curent de încărcare)

Domenii de utilizare

Înlocuirea unei celule galvanice standard, vehicule electrice, defibrilatoare, rachete și tehnologie spațială, sisteme de alimentare autonome, echipamente radio, echipamente de iluminat.

Selectarea capacitatii bateriei

Când utilizați baterii NiMH, nu trebuie să vă străduiți întotdeauna pentru o capacitate mare. Cu cât bateria este mai încăpătoare, cu atât este mai mare (altele fiind egale) curentul de autodescărcare. De exemplu, luați în considerare bateriile cu o capacitate de 2500 mAh și 1900 mAh. Bateriile care sunt complet încărcate și nu sunt utilizate, de exemplu, o lună, își vor pierde o parte din capacitatea electrică din cauza autodescărcării. O baterie mai incapatoare se va pierde din incarcare mult mai repede decat una mai putin incapatoare. Astfel, după, de exemplu, o lună, bateriile vor avea o încărcare aproximativ egală, iar după și mai mult timp, bateria inițial mai încăpătoare va conține mai puțină încărcare.

Acest articol despre bateriile nichel-hidrură metalică (Ni-MH) a fost mult timp un clasic pe internetul rusesc. Recomand sa verificati...

Bateriile nichel-hidrură metalică (Ni-MH) sunt similare ca design cu bateriile nichel-cadmiu (Ni-Cd), iar în procesele electrochimice - bateriile nichel-hidrogen. Energia specifică a unei baterii Ni-MH este semnificativ mai mare decât energia specifică a bateriilor Ni-Cd și hidrogen (Ni-H2)

VIDEO: Baterii nichel-hidrură metalică (NiMH).

Caracteristicile comparative ale bateriei

Opțiuni	Ni-Cd	Ni-H2	Ni-MH
Tensiune nominală, V	1.2	1.2	1.2
Energie specifică: Wh/kg | Wh/l	20-40 60-120	40-55 60-80	50-80 100-270
Durată de viață: ani | cicluri	1-5 500-1000	2-7 2000-3000	1-5 500-2000
Autodescărcare, %	20-30 (timp de 28 de zile)	20-30 (pentru 1 zi)	20-40 (timp de 28 de zile)
Temperatura de funcționare, °C	-50 — +60	-20 — +30	-40 — +60

***Răspândirea largă a unor parametri din tabel este cauzată de diferite scopuri (design) ale bateriilor. În plus, tabelul nu ia în considerare datele despre bateriile moderne cu autodescărcare scăzută

Istoria bateriei Ni-MH

Dezvoltarea bateriilor nichel-hidrură metalică (Ni-MH) a început în anii 50-70 ai secolului trecut. Rezultatul a fost o nouă modalitate de a stoca hidrogenul în bateriile cu nichel-hidrogen utilizate în navele spațiale. În noul element, hidrogenul s-a acumulat în aliajele anumitor metale. Aliajele care absorb hidrogenul de până la 1.000 de ori volumul propriu au fost descoperite în anii 1960. Aceste aliaje constau din două sau mai multe metale, dintre care unul absoarbe hidrogenul, iar celălalt este un catalizator care promovează difuzia atomilor de hidrogen în rețeaua metalică. Numărul de combinații posibile de metale utilizate este practic nelimitat, ceea ce face posibilă optimizarea proprietăților aliajului. Pentru a crea baterii Ni-MH, a fost necesar să se creeze aliaje care să funcționeze la presiune scăzută a hidrogenului și la temperatura camerei. În prezent, lucrările privind crearea de noi aliaje și tehnologiile de prelucrare a acestora continuă în întreaga lume. Aliajele de nichel cu metale din pământuri rare pot oferi până la 2000 de cicluri de încărcare-descărcare a bateriei reducând în același timp capacitatea electrodului negativ cu cel mult 30%. Prima baterie Ni-MH, care a folosit aliajul LaNi5 ca principal material activ al electrodului cu hidrură metalică, a fost brevetată de Bill în 1975. În experimentele timpurii cu aliaje cu hidrură metalică, bateriile Ni-MH erau instabile și capacitatea necesară a bateriei nu putea fi atins. Prin urmare, utilizarea industrială a bateriilor Ni-MH a început abia la mijlocul anilor 80 după crearea aliajului La-Ni-Co, care permite absorbția reversibilă electrochimic a hidrogenului pentru mai mult de 100 de cicluri. De atunci, designul bateriilor reîncărcabile Ni-MH a fost îmbunătățit continuu pentru a crește densitatea energetică a acestora. Înlocuirea electrodului negativ a făcut posibilă creșterea conținutului de masă activă a electrodului pozitiv, care determină capacitatea bateriei, de 1,3-2 ori. Prin urmare, bateriile Ni-MH au caracteristici energetice specifice semnificativ mai mari în comparație cu bateriile Ni-Cd. Succesul răspândirii bateriilor nichel-hidrură metalică a fost asigurat de densitatea energetică ridicată și netoxicitatea materialelor utilizate la producerea acestora.

Procese de bază ale bateriilor Ni-MH

Bateriile Ni-MH folosesc un electrod de oxid de nichel ca electrod pozitiv, cum ar fi o baterie cu nichel-cadmiu, și folosesc un electrod care absoarbe hidrogen din pământuri rare cu nichel în loc de un electrod negativ cu cadmiu. Următoarea reacție are loc pe electrodul pozitiv de oxid de nichel al unei baterii Ni-MH:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (încărcare) NiOOH + H 2 O + e - → Ni(OH) 2 + OH - (descărcare)

La electrodul negativ, metalul cu hidrogen absorbit este transformat într-o hidrură de metal:

M + H 2 O + e - → MH + OH- (încărcare) MH + OH - → M + H 2 O + e - (descărcare)

Reacția generală într-o baterie Ni-MH este scrisă după cum urmează:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (încărcare) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (descărcare)

Electrolitul nu participă la reacția principală de formare a curentului. După atingerea 70-80% din capacitate și la reîncărcare, oxigenul începe să fie eliberat pe electrodul de oxid de nichel,

2OH- → 1/2O 2 + H2O + 2e - (supraîncărcare)

care este restaurat la electrodul negativ:

1/2O 2 + H 2 O + 2e - → 2OH - (reîncărcare)

Ultimele două reacții asigură un ciclu închis al oxigenului. Când oxigenul este redus, se asigură o creștere suplimentară a capacității electrodului de hidrură metalică datorită formării grupei OH.

Proiectarea electrozilor bateriilor Ni-MH

Electrod metalic cu hidrogen

Principalul material care definește caracteristicile unei baterii Ni-MH este un aliaj care absoarbe hidrogen, care poate absorbi de 1000 de ori propriul său volum de hidrogen. Cele mai răspândite sunt aliajele de tip LaNi5, în care o parte din nichel este înlocuită cu mangan, cobalt și aluminiu pentru a crește stabilitatea și activitatea aliajului. Pentru a reduce costurile, unele companii producătoare folosesc metal misch în loc de lantan (Mm, care este un amestec de elemente de pământuri rare, raportul lor în amestec este apropiat de raportul din minereurile naturale), care, pe lângă lantan, include și ceriu, praseodim și neodim. În timpul ciclului de încărcare-descărcare, expansiunea și contracția rețelei cristaline a aliajelor care absorb hidrogen are loc cu 15-25% din cauza absorbției și desorbției hidrogenului. Astfel de modificări duc la formarea de fisuri în aliaj datorită creșterii tensiunii interne. Formarea fisurilor determină o creștere a suprafeței, care este supusă coroziunii atunci când interacționează cu un electrolit alcalin. Din aceste motive, capacitatea de descărcare a electrodului negativ scade treptat. Într-o baterie cu o cantitate limitată de electrolit, acest lucru creează probleme asociate cu redistribuirea electroliților. Coroziunea aliajului duce la pasivitatea chimică a suprafeței datorită formării de oxizi și hidroxizi rezistenți la coroziune, care cresc supratensiunea reacției principale de generare a curentului a electrodului de hidrură metalică. Formarea produselor de coroziune are loc odată cu consumul de oxigen și hidrogen din soluția de electrolit, care, la rândul său, determină o scădere a cantității de electrolit din baterie și o creștere a rezistenței sale interne. Pentru a încetini procesele nedorite de dispersie și coroziune a aliajelor, care determină durata de viață a bateriilor Ni-MH, sunt utilizate două metode principale (pe lângă optimizarea compoziției și a modului de producție al aliajului). Prima metodă este microîncapsularea particulelor de aliaj, de ex. în acoperirea suprafeţei lor cu un strat subţire poros (5-10%) - în greutate de nichel sau cupru. A doua metodă, care este cea mai utilizată în prezent, implică tratarea suprafeței particulelor de aliaj în soluții alcaline pentru a forma pelicule protectoare permeabile la hidrogen.

Electrod de oxid de nichel

Electrozii de oxid de nichel în producția de masă sunt fabricați cu următoarele modificări de design: lamelă, sinterizată fără lamele (cermet) și presați, inclusiv electrozi de tabletă. În ultimii ani au început să fie folosiți electrozi din pâslă fără lamele și din polimer spumă.

Electrozi lamelari

Electrozii lamelari sunt un set de cutii perforate interconectate (lamele) realizate din bandă de oțel nichelată subțire (0,1 mm grosime).

Electrozi sinterizați (cermet).

electrozii de acest tip constau dintr-o bază metalo-ceramică poroasă (cu o porozitate de cel puțin 70%), în porii căreia se află masa activă. Baza este realizată din pulbere fină de carbonil nichel, care, amestecată cu carbonat de amoniu sau uree (60-65% nichel, restul este umplutură), este presată, rulată sau pulverizată pe o plasă de oțel sau nichel. Apoi plasa cu pulbere este supusă unui tratament termic într-o atmosferă reducătoare (de obicei într-o atmosferă de hidrogen) la o temperatură de 800-960 ° C, în timp ce carbonatul de amoniu sau ureea se descompune și se volatilizează, iar nichelul este sinterizat. Bazele astfel obtinute au o grosime de 1-2,3 mm, o porozitate de 80-85% si o raza a porilor de 5-20 microni. Baza este impregnată alternativ cu o soluție concentrată de azotat de nichel sau sulfat de nichel și o soluție alcalină încălzită la 60-90 ° C, care încurajează precipitarea oxizilor și hidroxizilor de nichel. În prezent, se folosește și metoda de impregnare electrochimică, în care electrodul este supus unui tratament catodic într-o soluție de azotat de nichel. Datorită formării hidrogenului, soluția din porii plăcii devine alcalinizată, ceea ce duce la precipitarea oxizilor și hidroxizilor de nichel în porii plăcii. Electrozii din folie se numără printre tipurile de electrozi sinterizați. Electrozii sunt produși prin aplicarea unei emulsii de alcool de pulbere de nichel carbonil care conține lianți pe o bandă de nichel perforată subțire (0,05 mm) pe ambele părți, prin pulverizare, sinterizare și impregnare chimică sau electrochimică ulterioară cu reactivi. Grosimea electrodului este de 0,4-0,6 mm.

Electrozi presați

Electrozii presați sunt realizați prin presarea masei active sub o presiune de 35-60 MPa pe o plasă sau bandă de oțel perforată. Masa activă constă din hidroxid de nichel, hidroxid de cobalt, grafit și un liant.

Electrozi metalici din pâslă

Electrozii metalici din pâslă au o bază foarte poroasă din nichel sau fibre de carbon. Porozitatea acestor baze este de 95% sau mai mult. Electrodul de pâslă este realizat pe bază de polimer nichelat sau pâslă de carbon-grafit. Grosimea electrodului, în funcție de scopul său, este în intervalul 0,8-10 mm. Masa activă este introdusă în pâslă folosind diferite metode în funcție de densitatea acesteia. Poate fi folosit în loc de pâslă spumă de nichel, obtinut prin nichelare a spumei poliuretanice urmata de recoacere in mediu reducator. O pastă care conține hidroxid de nichel și un liant sunt de obicei adăugate la un mediu foarte poros prin răspândire. După aceasta, baza cu pasta este uscată și rulată. Electrozii polimerici din pâslă și spumă se caracterizează printr-o capacitate specifică mare și o durată lungă de viață.

Design baterie Ni-MH

Baterii cilindrice Ni-MH

Electrozii pozitivi și negativi, separați de un separator, sunt rulați într-o rolă, care este introdusă în carcasă și închisă cu un capac de etanșare cu o garnitură (Figura 1). Capacul are o supapă de siguranță care se declanșează la o presiune de 2-4 MPa în cazul unei defecțiuni în timpul funcționării bateriei.

Fig.1. Design baterie nichel-hidrură metalică (Ni-MH): 1 corp, 2 capac, capac cu 3 supape, 4 supape, colector de electrozi 5 pozitivi, 6 inel izolator, 7 electrozi negativi, 8 separatori, 9 - electrod pozitiv, 10-izolator.

Baterii prismatice Ni-MH

În bateriile prismatice Ni-MH, electrozii pozitivi și negativi sunt plasați alternativ, iar între ei este plasat un separator. Blocul de electrozi este introdus într-o carcasă de metal sau plastic și închis cu un capac de etanșare. O supapă sau un senzor de presiune este de obicei instalat pe capac (Figura 2).

Fig.2. Design baterie Ni-MH: 1 corp, 2 capac, capac 3 supape, 4 supape, 5 garnituri izolatoare, 6 izolatoare, 7 electrozi negativi, 8 separatori, 9 electrozi pozitivi.

Bateriile Ni-MH folosesc un electrolit alcalin format din KOH cu adaos de LiOH. Polipropilena nețesută și poliamidă cu grosimea de 0,12-0,25 mm, tratate cu un agent de umectare, sunt folosite ca separator în bateriile Ni-MH.

Electrod pozitiv

Bateriile Ni-MH folosesc electrozi pozitivi de oxid de nichel similari celor utilizați în bateriile Ni-Cd. Bateriile Ni-MH folosesc în principal electrozi metalo-ceramici, iar în ultimii ani, pâslă și electrozi din spumă polimerică (vezi mai sus).

Electrod negativ

Cinci modele de electrod cu hidrură metalică negativă (vezi mai sus) și-au găsit aplicație practică în bateriile Ni-MH: - lamelară, atunci când pulberea unui aliaj care absorb hidrogen cu sau fără liant este presată într-o plasă de nichel; — spumă de nichel, atunci când o pastă cu un aliaj și un liant este introdusă în porii unei baze de spumă de nichel, apoi este uscată și presată (laminată); — folie, atunci când o pastă cu un aliaj și un liant este aplicată pe o folie perforată de nichel sau oțel nichelat, apoi se usucă și se presează; - laminata, cand pulberea masei active, formata dintr-un aliaj si un liant, se aplica prin laminare (laminare) pe un grilaj de tractiune de nichel sau plasa de cupru; - sinterizat, atunci când pulberea de aliaj este presată pe o plasă de nichel și apoi sinterizată într-o atmosferă de hidrogen. Capacitatele specifice ale electrozilor de hidrură metalică de diferite modele sunt apropiate ca valoare și sunt determinate în principal de capacitatea aliajului utilizat.

Caracteristicile bateriilor Ni-MH. Caracteristici electrice

Tensiune în circuit deschis

Valoarea tensiunii în circuit deschis Uр.к. Sistemele Ni-MH sunt dificil de determinat cu precizie din cauza dependenței potențialului de echilibru al electrodului de oxid de nichel de gradul de oxidare a nichelului, precum și a dependenței potențialului de echilibru al electrodului de hidrură metalică de gradul de saturație al acestuia. cu hidrogen. La 24 de ore după încărcarea bateriei, tensiunea în circuit deschis a unei baterii Ni-MH încărcate este în intervalul 1,30-1,35 V.

Tensiunea nominală de descărcare

Uр la un curent de descărcare normalizat Iр = 0,1-0,2C (C este capacitatea nominală a bateriei) la 25°C este 1,2-1,25V, tensiunea finală obișnuită este de 1V. Tensiunea scade odată cu creșterea sarcinii (vezi Figura 3)

Fig.3. Caracteristicile de descărcare ale unei baterii Ni-MH la o temperatură de 20°C și diferiți curenți de sarcină normalizați: 1-0,2C; 2-1C; 3-2C; 4-3С

Capacitatea bateriei

Odată cu creșterea sarcinii (scăderea timpului de descărcare) și scăderea temperaturii, capacitatea bateriei Ni-MH scade (Figura 4). Efectul reducerii temperaturii asupra capacității este vizibil în special la rate mari de descărcare și la temperaturi sub 0°C.

Fig.4. Dependența capacității de descărcare a unei baterii Ni-MH de temperatură la diferiți curenți de descărcare: 1-0,2C; 2-1C; 3-3C

Siguranța și durata de viață a bateriilor Ni-MH

În timpul depozitării, bateria Ni-MH se autodescărcă. După o lună la temperatura camerei, pierderea capacității este de 20-30%, iar cu depozitarea ulterioară pierderile scad la 3-7% pe lună. Rata de autodescărcare crește odată cu creșterea temperaturii (vezi Figura 5).

Fig.5. Dependența capacității de descărcare a unei baterii Ni-MH de timpul de păstrare la diferite temperaturi: 1-0°C; 2-20°C; 3-40°С

Încărcarea bateriei Ni-MH

Timpul de funcționare (numărul de cicluri de descărcare-încărcare) și durata de viață a unei baterii Ni-MH sunt în mare măsură determinate de condițiile de funcționare. Timpul de funcționare scade odată cu creșterea adâncimii și vitezei de descărcare. Timpul de funcționare depinde de viteza de încărcare și de metoda de monitorizare a finalizării acesteia. În funcție de tipul bateriilor Ni-MH, de modul de funcționare și de condițiile de funcționare, bateriile asigură între 500 și 1800 de cicluri de descărcare-încărcare la o adâncime de descărcare de 80% și au o durată de viață (în medie) de 3 până la 5 ani.

Pentru a asigura funcționarea fiabilă a bateriei Ni-MH în perioada garantată, trebuie să urmați recomandările și instrucțiunile producătorului. Cea mai mare atenție trebuie acordată regimului de temperatură. Este recomandabil să evitați supradescărcările (sub 1V) și scurtcircuitele. Se recomandă să folosiți baterii Ni-MH în scopul pentru care sunt destinate, să evitați combinarea bateriilor uzate cu cele neutilizate și să nu lipiți firele sau alte piese direct pe baterie. Bateriile Ni-MH sunt mai sensibile la supraîncărcare decât bateriile Ni-Cd. Supraîncărcarea poate duce la fuga termică. Încărcarea se efectuează de obicei cu curent Iз=0,1С timp de 15 ore. Reîncărcarea compensatorie se efectuează cu curent Iз=0,01-0,03С timp de 30 de ore sau mai mult. Încărcările accelerate (4 - 5 ore) și rapide (1 oră) sunt posibile pentru bateriile Ni-MH cu electrozi foarte activi. Cu astfel de taxe, procesul este controlat de modificările temperaturii ΔT și ale tensiunii ΔU și alți parametri. Încărcarea rapidă este utilizată, de exemplu, pentru bateriile Ni-MH care alimentează laptopuri, telefoane mobile și unelte electrice, deși laptopurile și telefoanele mobile folosesc acum în mare parte baterii litiu-ion și polimer de litiu. Se recomandă, de asemenea, o metodă de încărcare în trei etape: prima etapă de încărcare rapidă (1C și mai sus), o încărcare la o viteză de 0,1C timp de 0,5-1 oră pentru reîncărcarea finală și o încărcare la o viteză de 0,05-0,02 C ca reîncărcare compensatorie. Informațiile despre metodele de încărcare pentru bateriile Ni-MH sunt de obicei conținute în instrucțiunile producătorului, iar curentul de încărcare recomandat este indicat pe carcasa bateriei. Tensiunea de încărcare Uz la Iz = 0,3-1C se află în intervalul 1,4-1,5V. Datorită eliberării de oxigen pe electrodul pozitiv, cantitatea de energie electrică transferată în timpul încărcării (Q3) este mai mare decât capacitatea de descărcare (Cp). În același timp, randamentul capacității (100 Sr/Qz) este de 75-80%, respectiv 85-90%, pentru bateriile cu disc și cilindrice Ni-MH.

Control de încărcare și descărcare

Pentru a preveni supraîncărcarea bateriilor Ni-MH, următoarele metode de control al încărcării pot fi utilizate cu senzori corespunzători instalați în baterii sau încărcătoare:

• metoda de terminare a încărcării bazată pe temperatura absolută Tmax. Temperatura bateriei este monitorizată constant în timpul procesului de încărcare, iar când se atinge valoarea maximă, încărcarea rapidă este întreruptă;
• metoda de terminare a încărcării bazată pe rata de schimbare a temperaturii ΔT/Δt. Cu această metodă, panta curbei temperaturii bateriei este monitorizată constant în timpul procesului de încărcare, iar atunci când acest parametru crește peste o anumită valoare setată, încărcarea este întreruptă;
• metodă de oprire a încărcăturii folosind o tensiune negativă delta -ΔU. La sfarsitul incarcarii bateriei, in timpul ciclului de oxigen, temperatura acestuia incepe sa creasca, ducand la scaderea tensiunii;
• metoda de terminare a încărcării bazată pe timpul maxim de încărcare t;
• metoda de terminare a încărcării bazată pe presiunea maximă Pmax. Utilizat în mod obișnuit în bateriile prismatice de dimensiuni și capacitate mari. Nivelul de presiune admisibil într-un acumulator prismatic depinde de proiectarea acestuia și se află în intervalul 0,05-0,8 MPa;
• metoda de terminare a incarcarii bazata pe tensiunea maxima Umax. Este folosit pentru a întrerupe încărcarea bateriilor cu rezistență internă ridicată, care apare la sfârșitul duratei de viață din cauza lipsei de electrolit sau la temperaturi scăzute.

Când utilizați metoda Tmax, bateria poate fi supraîncărcată dacă temperatura ambientală scade sau bateria poate fi subîncărcată dacă temperatura ambientală crește semnificativ. Metoda ΔT/Δt poate fi folosită foarte eficient pentru a opri încărcarea la temperaturi ambientale scăzute. Dar dacă la temperaturi mai mari se folosește numai această metodă, bateriile din interiorul pachetelor de baterii vor fi supuse unor temperaturi nedorit de ridicate înainte ca valoarea ΔT/Δt pentru oprire să poată fi atinsă. Pentru o valoare dată a ΔT/Δt, se poate obține o capacitate de intrare mai mare la o temperatură ambientală mai mică decât la o temperatură mai mare. La începutul încărcării bateriei (precum și la sfârșitul unei încărcări), temperatura crește rapid, ceea ce poate duce la oprirea prematură a încărcării atunci când se utilizează metoda ΔT/Δt. Pentru a elimina acest lucru, dezvoltatorii încărcătoarelor folosesc temporizatoare pentru întârzierea inițială a răspunsului senzorului folosind metoda ΔT/Δt. Metoda -ΔU este eficientă în oprirea încărcării la temperaturi ambientale scăzute, mai degrabă decât la temperaturi ridicate. În acest sens, metoda este similară cu metoda ΔT/Δt. Pentru a asigura terminarea încărcării în cazurile în care circumstanțe neprevăzute împiedică întreruperea normală a încărcării, se recomandă, de asemenea, utilizarea unui control cu ​​temporizator care reglează durata operațiunii de încărcare (metoda t). Astfel, pentru a încărca rapid bateriile cu curenți normalizați de 0,5-1C la temperaturi de 0-50 °C, se recomandă utilizarea simultană a metodelor Tmax (cu o temperatură de oprire de 50-60 °C în funcție de designul bateriilor și baterii), -ΔU (5- 15 mV per baterie), t (de obicei pentru a obține 120% din capacitatea nominală) și Umax (1,6-1,8 V per baterie). În locul metodei -ΔU, se poate folosi metoda ΔT/Δt (1-2 °C/min) cu un temporizator de întârziere inițial (5-10 min). Pentru controlul încărcării, consultați și articolul corespunzător După încărcarea rapidă a bateriei, încărcătoarele prevăd trecerea acestora la reîncărcare cu un curent normalizat de 0,1 C - 0,2 C pentru un anumit timp. Pentru bateriile Ni-MH, încărcarea la tensiune constantă nu este recomandată, deoarece poate apărea „defecțiune termică” a bateriilor. Acest lucru se datorează faptului că la sfârșitul încărcării are loc o creștere a curentului, care este proporțională cu diferența dintre tensiunea de alimentare și tensiunea bateriei, iar tensiunea bateriei la sfârșitul încărcării scade din cauza cresterea temperaturii. La temperaturi scăzute, rata de încărcare trebuie redusă. În caz contrar, oxigenul nu va avea timp să se recombine, ceea ce va duce la o creștere a presiunii în baterie. Pentru funcționarea în astfel de condiții sunt recomandate bateriile Ni-MH cu electrozi foarte poroși.

Avantajele și dezavantajele bateriilor Ni-MH

O creștere semnificativă a parametrilor specifici de energie nu este singurul avantaj al bateriilor Ni-MH față de bateriile Ni-Cd. Refuzul de la cadmiu înseamnă, de asemenea, o tranziție către o producție mai ecologică. Problema reciclării bateriilor uzate este, de asemenea, mai ușor de rezolvat. Aceste avantaje ale bateriilor Ni-MH au determinat o creștere mai rapidă a volumelor lor de producție în rândul tuturor companiilor de baterii de top din lume în comparație cu bateriile Ni-Cd.

Bateriile Ni-MH nu au „efectul de memorie” caracteristic bateriilor Ni-Cd din cauza formării de nichelat în electrodul negativ de cadmiu. Cu toate acestea, efectele asociate cu reîncărcarea electrodului de oxid de nichel rămân. Scăderea tensiunii de descărcare observată la reîncărcări frecvente și lungi, la fel ca la bateriile Ni-Cd, poate fi eliminată efectuând periodic mai multe descărcări de până la 1V - 0,9V. Este suficient să efectuați astfel de evacuări o dată pe lună. Cu toate acestea, bateriile nichel-hidrură metalică sunt inferioare bateriilor nichel-cadmiu, pe care sunt destinate să le înlocuiască, în unele caracteristici de performanță:

• Bateriile Ni-MH funcționează eficient într-o gamă mai restrânsă de curenți de funcționare, ceea ce este asociat cu desorbția limitată a hidrogenului a electrodului de hidrură metalică la rate foarte mari de descărcare;
• Bateriile Ni-MH au o gamă de temperatură de funcționare mai restrânsă: majoritatea sunt inoperabile la temperaturi sub -10 °C și peste +40 °C, deși în unele serii de baterii, ajustările la rețete au extins limitele de temperatură;
• În timpul încărcării bateriilor Ni-MH, se generează mai multă căldură decât la încărcarea bateriilor Ni-Cd, prin urmare, pentru a preveni supraîncălzirea bateriilor de la bateriile Ni-MH în timpul încărcării rapide și/sau supraîncărcării semnificative, siguranțele termice sau releele termice sunt instalate în ele, care sunt situate pe peretele uneia dintre baterii din partea centrală a bateriei (acest lucru se aplică ansamblurilor de baterii industriale);
• Bateriile Ni-MH au auto-descărcare crescută, care este determinată de reacția inevitabilă a hidrogenului dizolvat în electrolit cu electrodul pozitiv de oxid de nichel (dar, datorită utilizării aliajelor speciale ale electrodului negativ, a fost posibilă reducerea rata de autodescărcare la valori apropiate de cele pentru bateriile Ni-Cd);
• pericolul de supraîncălzire la încărcarea uneia dintre bateriile Ni-MH, precum și inversarea bateriei cu o capacitate mai mică atunci când bateria este descărcată, crește odată cu nepotrivirea parametrilor bateriei ca urmare a ciclării prelungite, prin urmare, crearea de baterii de la mai mult de 10 baterii nu este recomandat de toți producătorii;
• pierderea capacității electrodului negativ care apare într-o baterie Ni-MH atunci când este descărcată sub 0 V este ireversibilă, ceea ce impune cerințe mai stricte pentru selectarea bateriilor din baterie și controlul procesului de descărcare decât în ​​cazul utilizării. Bateriile Ni-Cd, de regulă, se recomandă descărcarea la 1 V/ac în bateriile de joasă tensiune și până la 1,1 V/ac într-o baterie de 7-10 baterii.

După cum sa menționat mai devreme, degradarea bateriilor Ni-MH este determinată în primul rând de o scădere a capacității de sorbție a electrodului negativ în timpul ciclării. În timpul ciclului de încărcare-descărcare, volumul rețelei cristaline de aliaj se modifică, ceea ce duce la formarea de fisuri și coroziune ulterioară în timpul reacției cu electrolitul. Formarea produselor de coroziune are loc odată cu absorbția oxigenului și a hidrogenului, în urma cărora cantitatea totală de electrolit scade și crește rezistența internă a bateriei. Trebuie remarcat faptul că caracteristicile bateriilor Ni-MH depind în mod semnificativ de aliajul electrodului negativ și de tehnologia de procesare a aliajului pentru a crește stabilitatea compoziției și structurii acestuia. Acest lucru obligă producătorii de baterii să selecteze cu atenție furnizorii de aliaje, iar consumatorii de baterii să aleagă cu atenție compania producătoare.

Pe baza materialelor de pe site-urile powerinfo.ru, „Chip and Dip”

Domeniul de aplicare al bateriilor electrice este destul de larg. Bateriile mici sunt folosite în aparatele electrocasnice obișnuite, bateriile puțin mai mari sunt folosite în mașini, iar bateriile foarte mari și de mare capacitate sunt instalate în stațiile industriale aglomerate. S-ar părea că, pe lângă scopul utilizatorului, diferite tipuri de baterii pot avea ceva în comun? Cu toate acestea, de fapt, aceste baterii au asemănări mai mult decât suficiente. Poate una dintre principalele asemănări posibile dintre baterii este principiul organizării funcționării acestora. În materialul de astăzi, resursa noastră a decis să ia în considerare exact una dintre acestea. Pentru a fi mai precis, mai jos vom vorbi despre regulile de funcționare și funcționare ale bateriilor nichel-hidrură metalică.

Istoria apariției bateriilor nichel-hidrură metalică

Crearea bateriilor nichel-hidrură metalică a început să trezească un interes considerabil în rândul reprezentanților ingineriei în urmă cu mai bine de 60 de ani, adică în anii 50 ai secolului XX. Oamenii de știință specializați în studiul proprietăților fizice și chimice ale bateriilor s-au gândit serios la cum să depășească deficiențele bateriilor cu nichel-cadmiu, populare la acea vreme. Poate că unul dintre obiectivele principale ale oamenilor de știință a fost crearea unei baterii care ar putea accelera și simplifica procesul tuturor reacțiilor asociate cu transferul electrolitic de hidrogen.

Drept urmare, abia la sfârșitul anilor 70 specialiștii au reușit să proiecteze mai întâi, apoi să creeze și să testeze complet baterii de nichel-hidrură metalică mai mult sau mai puțin de înaltă calitate. Principala diferență dintre noul tip de baterie și predecesorii săi a fost că avea locuri strict definite pentru acumularea majorității hidrogenului. Mai exact, acumularea substanței s-a produs în aliajele mai multor metale situate pe electrozii bateriei. Compoziția aliajelor avea o astfel de structură încât unul sau mai multe metale acumulau hidrogen (uneori de câteva mii de ori volumul lor), iar alte metale au acționat ca catalizatori pentru reacțiile electrolitice, asigurând tranziția substanței hidrogen în rețeaua metalică a electrozilor.

Bateria rezultată, care are un anod de hidrură metalică de hidrogen și un catod de nichel, a primit abrevierea „Ni-MH” (de la numele de substanțe conductoare, de stocare). Astfel de baterii funcționează pe electrolit alcalin și oferă un ciclu excelent de încărcare-descărcare - până la 2.000 de mii pentru o baterie plină. În ciuda acestui fapt, drumul către proiectarea bateriilor Ni-MH nu a fost ușor, iar mostrele existente în prezent sunt încă în curs de modernizare. Principalul vector al modernizării vizează creșterea densității energetice a bateriilor.

Rețineți că astăzi bateriile nichel-hidrură metalică sunt produse în mare parte pe baza aliajului metalic LaNi5. Primul exemplu de astfel de baterii a fost brevetat în 1975 și a început să fie utilizat în mod activ în industria largă. Bateriile moderne nichel-hidrură metalică au o densitate mare de energie și sunt fabricate din materii prime complet netoxice, ceea ce le face ușor de eliminat. Poate tocmai datorită acestor avantaje au devenit foarte populare în multe zone în care este necesară stocarea pe termen lung a sarcinii electrice.

Proiectarea și principiul de funcționare a unei baterii nichel-hidrură metalică

Bateriile nichel-hidrură metalică de toate dimensiunile, capacitățile și scopurile sunt produse în două tipuri principale de forme - prismatice și cilindrice. Indiferent de formă, astfel de baterii constau din următoarele elemente obligatorii:

• hidrură metalică și electrozi de nichel (catozi și anozi), formând un element galvanic al unei structuri de rețea, care este responsabil pentru mișcarea și acumularea sarcinii electrice;
• zone de separare care separă electrozii și, de asemenea, participă la procesul de reacții electrolitice;
• contactele de ieșire care eliberează sarcina acumulată în mediul extern;
• un capac cu o supapă încorporată, necesar pentru a elibera excesul de presiune din cavitățile acumulatorului (presiune peste 2-4 megapascali);
• o carcasă rezistentă la căldură și care găzduiește elementele bateriei descrise mai sus.

Designul bateriilor nichel-hidrură metalică, ca multe alte tipuri de acest dispozitiv, este destul de simplu și nu prezintă dificultăți deosebite în considerare. Acest lucru este arătat clar în următoarele diagrame de proiectare a bateriei:

Principiile de funcționare ale bateriilor luate în considerare, spre deosebire de schema lor generală de design, par puțin mai complicate. Pentru a le înțelege esența, să acordăm atenție funcționării pas cu pas a bateriilor nichel-hidrură metalică. Într-o versiune tipică, etapele de funcționare ale acestor baterii sunt următoarele:

1. Electrodul pozitiv, anodul, realizează o reacție oxidativă cu absorbția hidrogenului;
2. Electrodul negativ, catodul, implementează reacția de reducere în dezsorbția hidrogenului.

În termeni simpli, o grilă de electrozi organizează mișcarea ordonată a particulelor (electrozi și ioni) prin reacții chimice specifice. În acest caz, electrolitul nu participă direct la reacția principală de generare a energiei electrice, ci este activat numai în anumite circumstanțe ale funcționării bateriilor Ni-MH (de exemplu, în timpul reîncărcării, implementarea reacției de circulație a oxigenului). Nu vom lua în considerare mai detaliat principiile de funcționare a bateriilor nichel-hidrură metalică, deoarece acest lucru necesită cunoștințe chimice speciale, pe care mulți cititori ai resursei noastre nu le au. Dacă doriți să aflați mai detaliat despre principiile funcționării bateriilor, ar trebui să apelați la literatura tehnică, care acoperă cât mai detaliat cursul fiecărei reacții la capetele electrozilor, atât la încărcarea, cât și la descărcarea bateriilor.

Caracteristicile unei baterii standard Ni-MH pot fi văzute în următorul tabel (coloana din mijloc):

Reguli de funcționare

Orice baterie este un dispozitiv relativ nepretențios de întreținut și utilizat. În ciuda acestui fapt, costul său este adesea ridicat, astfel încât fiecare proprietar al unei anumite baterii este interesat să-și mărească durata de viață. În ceea ce privește bateriile din formația „Ni-MH”, extinderea perioadei de funcționare nu este atât de dificilă. Pentru aceasta este suficient:

• În primul rând, urmați regulile de încărcare a bateriei;
• În al doilea rând, folosiți-l corect și păstrați-l atunci când nu îl utilizați.

Vom vorbi despre primul aspect al întreținerii bateriilor puțin mai târziu, dar acum să ne îndreptăm atenția către lista principală de reguli pentru operarea bateriilor nichel-hidrură metalică. O listă șablon a acestor reguli este următoarea:

• Bateriile nichel-hidrură metalică trebuie depozitate numai în stare încărcată la un nivel de 30-50%;
• Este strict interzisă supraîncălzirea bateriilor Ni-MH, deoarece în comparație cu aceleași baterii nichel-cadmiu, bateriile pe care le luăm în considerare sunt mult mai sensibile la căldură. Supraîncărcarea de lucru afectează negativ toate procesele care au loc în cavitățile și ieșirile bateriei. Ieșirea curentă suferă în special;
• Nu reîncărcați niciodată bateriile nichel-hidrură metalică. Respectați întotdeauna regulile de încărcare descrise în acest articol sau reflectate în documentația tehnică a bateriei;
• În timpul utilizării reduse sau depozitării pe termen lung, „antrenați” bateria. Adesea este suficient un ciclu de încărcare-descărcare efectuat periodic (de aproximativ 3-6 ori). De asemenea, este recomandabil să supuși bateriile Ni-MH noi unui „antrenament” similar;
• Bateriile nichel-hidrură metalică trebuie păstrate la temperatura camerei. Temperatura optimă este de 15-23 de grade Celsius;
• Încercați să nu descărcați bateria la limita minimă - o tensiune mai mică de 0,9 volți pentru fiecare pereche catod-anod. Bateriile nichel-hidrură metalică, desigur, pot fi restaurate, dar este indicat să nu le aduceți într-o stare „moartă” (vom vorbi și despre cum să restaurați o baterie mai jos);
• Monitorizați calitatea designului bateriei. Nu sunt permise defecte grave, lipsa electrolitului și altele asemenea. Frecvența recomandată de verificare a bateriei este de 2-4 săptămâni;
• În cazul în care se utilizează baterii mari, staționare, este, de asemenea, important să se respecte următoarele reguli:
  • reparația lor curentă (cel puțin o dată pe an):
  • restaurarea capitalului (cel puțin o dată la 3 ani);
  • fixare fiabilă a bateriei la locul de utilizare;
  • disponibilitatea iluminatului;
  • utilizarea încărcătoarelor corecte;
  • și respectarea măsurilor de siguranță pentru utilizarea unor astfel de baterii.

Este important să respectați regulile descrise nu numai pentru că o astfel de abordare a funcționării bateriilor nichel-hidrură metalică le va prelungi semnificativ durata de viață. De asemenea, garantează utilizarea în siguranță și în general fără probleme a bateriei.

Reguli de încărcare

S-a remarcat anterior că regulile de funcționare nu sunt singurul lucru care este necesar pentru a obține durata de viață maximă a bateriilor nichel-hidrură metalică. Pe lângă utilizarea corectă, este extrem de important să încărcați corect astfel de baterii. În general, este destul de dificil să răspunzi la întrebarea „Cum se încarcă corect o baterie Ni-MH?” Cert este că fiecare tip de aliaj folosit pe electrozii bateriei necesită anumite reguli pentru acest proces.

Rezumând și făcând o medie a acestora, putem evidenția următoarele principii fundamentale ale încărcării bateriilor nichel-hidrură metalică:

• În primul rând, trebuie respectat timpul corect de încărcare. Pentru majoritatea bateriilor Ni-MH, este fie 15 ore la un curent de încărcare de aproximativ 0,1 C, fie 1-5 ore la un curent de încărcare în intervalul 0,1-1 C pentru bateriile cu electrozi foarte activi. Excepție fac bateriile reîncărcabile, care pot dura mai mult de 30 de ore pentru a se încărca;
• În al doilea rând, este important să monitorizați temperatura bateriei în timpul procesului de încărcare. Mulți producători nu recomandă depășirea unei temperaturi maxime de 50-60 de grade Celsius;
• Și în al treilea rând, trebuie luată în considerare procedura de încărcare. Această abordare este considerată optimă atunci când bateria este descărcată cu un curent nominal la o tensiune de ieșire de 0,9-1 Volți, după care este încărcată la 75-80% din capacitatea sa maximă. Este important să țineți cont de faptul că la încărcarea rapidă (curentul furnizat este mai mare de 0,1), este important să organizați preîncărcarea cu un curent mare furnizat bateriei timp de aproximativ 8-10 minute. După aceasta, procesul de încărcare ar trebui organizat cu o creștere lină a tensiunii furnizate bateriei la 1,6-1,8 volți. Apropo, în timpul reîncărcării normale a unei baterii nichel-hidrură metalică, tensiunea adesea nu se schimbă și este în mod normal de 0,3-1 volți.

Notă! Regulile de încărcare a bateriilor menționate mai sus sunt de natură medie. Nu uitați că pentru o anumită marcă de baterie nichel-hidrură metalică acestea pot diferi ușor.

Recuperarea bateriei

Pe lângă costul ridicat și autodescărcarea rapidă, bateriile Ni-MH au un alt dezavantaj - un „efect de memorie” pronunțat. Esența sa constă în faptul că, atunci când încarcă sistematic o baterie nu complet descărcată, pare să-și amintească acest lucru și, în timp, își pierde semnificativ capacitatea. Pentru a neutraliza astfel de riscuri, proprietarii unor astfel de baterii trebuie să încarce bateriile descărcate maxim, precum și să le „antreneze” periodic prin procesul de recuperare.

Este necesară restaurarea bateriilor nichel-hidrură metalică în timpul „antrenamentului” sau atunci când sunt descărcate sever, după cum urmează:

1. În primul rând, trebuie să vă pregătiți. Pentru restaurare veți avea nevoie de:
   • încărcător de înaltă calitate și, de preferință, inteligent;
   • instrumente pentru măsurarea tensiunii și a curentului;
   • orice dispozitiv capabil să consume energie dintr-o baterie.
2. După pregătire, vă puteți întreba deja cum să restaurați bateria. Mai întâi, trebuie să încărcați bateria conform tuturor regulilor și apoi să o descărcați în funcție de tensiunea de la ieșirile bateriei de 0,8-1 volți;
3. Apoi începe restaurarea în sine, care, din nou, trebuie efectuată în conformitate cu toate regulile de încărcare a bateriilor de nichel-hidrură metalică. Procesul standard de recuperare poate fi efectuat în două moduri:
   • Primul este dacă bateria prezintă semne de „viață” (de obicei când este descărcată la un nivel de 0,8-1 volți). Încărcarea are loc cu o creștere constantă a tensiunii de alimentare de la 0,3 la 1 Volt cu un curent de 0,1 C timp de 30-60 de minute, după care tensiunea rămâne neschimbată și curentul crește la 0,3-0,5 C;
   • Al doilea este dacă bateria nu prezintă semne de „viață” (cu o descărcare mai mică de 0,8 volți). În acest caz, încărcarea se realizează cu o preîncărcare de 10 minute cu curent mare timp de 10-15 minute. După aceasta, se efectuează pașii descriși mai sus.

Merită să înțelegem că restaurarea bateriilor nichel-hidrură metalică este o procedură care trebuie efectuată periodic pentru absolut toate bateriile (atât „vii”, cât și „nevii”). Doar această abordare a utilizării acestui tip de baterie vă va ajuta să profitați la maximum de ele.

Poate că aici se poate încheia povestea despre subiectul de astăzi. Sperăm că materialul prezentat mai sus v-a fost util și a oferit răspunsuri la întrebările dumneavoastră.

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem

Instrucțiuni

Efectuați antrenamentul celulelor NiMh, care constă în efectuarea mai multor cicluri (unu până la trei) de descărcare completă și încărcare a bateriilor. Descărcați până când tensiunea de pe element scade la 1V. Elemente de descărcare individual. Faptul este că capacitatea fiecărei baterii de a accepta o încărcare poate fi diferită. Acest lucru se intensifică atunci când se încarcă fără antrenament.

Descărcați într-un dispozitiv special care o poate efectua individual pentru fiecare baterie. Dacă nu are indicator de control al tensiunii, monitorizează luminozitatea becului și descarcă până când scade vizibil. Înregistrați timpul de ardere a becului pentru a determina capacitatea bateriei.

Utilizați formula în care capacitatea este egală cu produsul dintre curentul de descărcare și timpul de descărcare. În consecință, dacă aveți o baterie cu o capacitate de 2500 mA, capabilă să furnizeze un curent de 0,75 A la sarcină în 3,3 ore. Dacă timpul de descărcare rezultat este mai scurt, atunci capacitatea reziduală este mai mică. Când capacitatea de care aveți nevoie scade, continuați antrenamentul bateriei.

Descărcați elementele folosind un dispozitiv realizat conform schemei http://www.electrosad.ru/Sovet/imagesSovet/NiMH4.png. Îl poți proiecta pe baza unui încărcător vechi. Sunt doar patru becuri în el. Dacă becul are un curent de descărcare egal sau mai mic decât cel al bateriei, utilizați-l ca sarcină și indicator. În alte cazuri, este doar un indicator când bateria este restaurată.

Setați valoarea rezistenței astfel încât rezistența totală să fie de aproximativ 1,6 ohmi. Nu puteți înlocui un bec cu un LED. De exemplu, puteți lua un bec cripton de 2,4 V dintr-o lanternă. După ce fiecare baterie este complet descărcată, încărcați-o. Pentru două baterii de 1,2 V, încărcați la cel mult 5-6 V. Încărcarea inițială de amplificare durează de obicei de la unu la zece minute.

Surse:

• baterii C 5050 ni mh

Mulți pasionați de mașini sunt familiarizați cu situația în care este imposibil să porniți mașina după doar o zi de inactivitate. Bateria se descarcă complet într-o zi, deși a fost încărcată suficient timp din rețea. Diagnosticul este evident - densitatea electrolitului din baterie a scăzut.

Vei avea nevoie

• Bec, hidrometru, electrolit, apă distilată, pahar de măsurare, burghiu, fier de lipit.

Instrucțiuni

Reanimarea bateriei ar trebui să înceapă prin măsurarea densității electrolitului din fiecare dintre cutii cu un hidrometru. Dacă densitatea este normală, indicatorii variază de la 1,25 la 1,29. În regiunile sudice aceste cifre pot fi ușor mai mici, iar pentru nord pot fi mai mari. De asemenea, merită să acordați atenție faptului că răspândirea citirilor în secțiunile bateriei nu trebuie să depășească 0,01.

Când densitatea electrolitului este la nivelul de 1,18-1,20, atunci poți să te descurci prin simpla adăugare a electrolitului cu o densitate de 1,27 la baterie. Acest lucru se face după cum urmează:
- pompați o cantitate semnificativă de electrolit dintr-un borcan folosind o „pere”;
- se măsoară volumul și se adaugă electrolit proaspăt la jumătate din volumul pompat;
- bateria se balanseaza dintr-o parte in alta pentru a amesteca lichidul si se masoara densitatea;
- dacă citirile nu au crescut la valoarea dorită, adăugați mai mult electrolit, dar nu mai mult de un sfert din volumul pompat. Ulterior, la completare, volumul se reduce la jumătate;
- când se atinge densitatea necesară a electrolitului, se adaugă apă distilată până la nivelul necesar.

Dacă măsurătorile arată că densitatea a scăzut sub 1,18, atunci adăugarea unui nou electrolit nu va ajuta. Acidul bateriei este necesar deoarece densitatea acestuia este mult mai mare. Trebuie să procedați în același mod ca și cu electrolitul, dar este posibil ca procedura să fie efectuată de mai multe ori, deoarece densitatea poate să nu atingă valorile necesare după prima etapă.

Dacă lucrurile stau cu adevărat rău, poți complet

Principala diferență dintre bateriile Ni-Cd și bateriile Ni-Mh este compoziția. Baza bateriei este aceeași - este nichel, este catod, dar anozii sunt diferiți. Pentru o baterie Ni-Cd, anodul este cadmiu metalic, pentru o baterie Ni-Mh, anodul este un electrod cu hidrogen metalic.

Fiecare tip de baterie are avantajele și dezavantajele sale, cunoscându-le puteți selecta mai precis bateria de care aveți nevoie.

	pro	Minusuri
Ni-Cd	Preț scăzut. Capacitatea de a furniza curent de sarcină mare. Gamă largă de temperatură de funcționare de la -50°C la +40°C. Bateriile Ni-Cd pot fi încărcate chiar și la temperaturi sub zero. Până la 1000 de cicluri de încărcare-descărcare, cu utilizare adecvată.	Rata de auto-descărcare relativ ridicată (aproximativ 8-10%% în prima lună de depozitare) După depozitare pe termen lung, sunt necesare 3-4 cicluri complete de încărcare-descărcare pentru a restabili complet bateria. Asigurați-vă că descărcați complet bateria înainte de încărcare pentru a preveni „efectul de memorie” Greutate mai mare față de bateriile Ni-Mh de aceleași dimensiuni și capacitate.
Ni-Mh	Capacitate specifică mare în raport cu bateriile Ni-Cd (adică greutate mai mică pentru aceeași capacitate). Practic nu există „efect de memorie”. Performanță bună la temperaturi scăzute, deși inferioară bateriilor Ni-Cd.	Baterii mai scumpe comparativ cu Ni-Cd. Timp de încărcare mai lung. Curent de funcționare mai mic. Mai puține cicluri de încărcare-descărcare (până la 500). Nivelul de autodescărcare este de 1,5-2 ori mai mare decât cel al Ni-Cd.

Se va potrivi încărcătorul vechi la noua baterie dacă schimb Ni-Cd-ul cu o baterie Ni-Mh sau invers?

Principiul de încărcare pentru ambele baterii este absolut același, astfel încât încărcătorul poate fi folosit de la bateria anterioară. Regula de bază pentru încărcarea acestor baterii este că pot fi încărcate numai după ce sunt complet descărcate. Această cerință este o consecință a faptului că ambele tipuri de baterii sunt supuse „efectului de memorie”, deși cu bateriile Ni-Mh această problemă este minimizată.

Cum să depozitați corect bateriile Ni-Cd și Ni-Mh?

Cel mai bun loc pentru a depozita o baterie este într-o cameră răcoroasă și uscată, deoarece cu cât temperatura de depozitare este mai mare, cu atât bateria se auto-descărcă mai repede. Bateria poate fi depozitată în orice stare, în afară de complet descărcată sau complet încărcată. Încărcarea optimă este de 40-60%%. O dată la 2-3 luni, ar trebui să vă reîncărcați (datorită prezenței autodescărcării), să vă descărcați și să încărcați din nou la 40-60% din capacitate. Depozitarea timp de până la cinci ani este acceptabilă. După depozitare, bateria trebuie descărcată, încărcată și apoi utilizată în mod normal.

Pot folosi baterii cu o capacitate mai mare sau mai mică decât bateria din kitul original?

Capacitatea bateriei este durata de funcționare a sculei dvs. electrice pe baterie. În consecință, nu există absolut nicio diferență în capacitatea bateriei pentru o unealtă electrică. Diferența reală va fi doar în timpul de încărcare a bateriei și timpul de funcționare a unealta electrică din baterie. Atunci când alegeți o capacitate a bateriei, ar trebui să procedați de la cerințele dvs., dacă aveți nevoie să lucrați mai mult cu o baterie, alegeți baterii mai încăpătoare dacă bateriile incluse sunt complet satisfăcătoare, atunci ar trebui să alegeți baterii de capacitate egală sau similară;