A gyártás fejlesztésének köszönhetően a Ni-Cd akkumulátorokat a legtöbb hordozható készülékben használják elektronikus eszközök. Elfogadható költségés magas teljesítménymutatók népszerűvé tette a bemutatott típusú akkumulátorokat. Az ilyen eszközöket ma már széles körben használják szerszámokban, kamerákban, lejátszókban stb. Ahhoz, hogy az akkumulátor hosszú ideig működjön, tudnia kell, hogyan kell feltölteni a Ni-Cd akkumulátorokat. Az ilyen eszközök üzemeltetésére vonatkozó szabályok betartásával jelentősen meghosszabbíthatja élettartamukat.

Főbb jellemzők

A Ni-Cd akkumulátorok töltésének megértéséhez meg kell ismerkednie az ilyen eszközök jellemzőivel. W. Jungner találta fel még 1899-ben. Előállításuk azonban akkor túl költséges volt. A technológia fejlődött. Ma könnyen használható és viszonylag olcsó nikkel-kadmium típusú akkumulátorok kaphatók.

A bemutatott eszközök megkövetelik, hogy a töltés gyors legyen, a kisütés pedig lassú. Ezenkívül az akkumulátor kapacitását teljesen le kell üríteni. Az újratöltés impulzusáramokkal történik. Ezeket a paramétereket a készülék teljes élettartama alatt be kell tartani. A Ni-Cd ismeretében több évvel meghosszabbíthatja az élettartamát. Ugyanakkor az ilyen akkumulátorok még a legtöbbben is működnek nehéz körülmények. A bemutatott akkumulátorok jellemzője a "memória effektus". Ha időnként nem meríti le teljesen az akkumulátort, nagy kristályok képződnek a cellák lemezein. Csökkentik az akkumulátor kapacitását.

Előnyök

Ahhoz, hogy megértse, hogyan kell megfelelően feltölteni a csavarhúzó, a kamera, a fényképezőgép és más hordozható eszközök Ni-Cd akkumulátorait, meg kell ismerkednie ennek a folyamatnak a technológiájával. Ez egyszerű, és nem igényel különleges ismereteket és készségeket a felhasználótól. Az akkumulátor hosszú tárolás után is gyorsan újratölthető. Ez az egyik előnye a bemutatott eszközöknek, ami miatt igény van rájuk.

A nikkel-kadmium akkumulátorok nagyszámú töltési és kisütési ciklussal rendelkeznek. A gyártótól és a működési feltételektől függően ez a szám több mint 1 ezer ciklust érhet el. A Ni-Cd akkumulátor előnye a tartóssága és a stresszes körülmények közötti munkaképesség. Hidegben is működik a berendezés megfelelően. A kapacitása ilyen körülmények között nem változik. Bármilyen töltöttségi állapotban az akkumulátor hosszú ideig tárolható. Fontos előnye az alacsony költség.

Hibák

A bemutatott eszközök egyik hátránya, hogy a felhasználónak feltétlenül meg kell tanulnia, hogyan kell megfelelően feltölteni Ni-Cd akkumulátorok. A bemutatott akkumulátorok, mint fentebb említettük, „memória effektussal” rendelkeznek. Ezért a felhasználónak rendszeresen megelőző intézkedéseket kell tennie annak megszüntetésére.

A bemutatott akkumulátorok energiasűrűsége valamivel alacsonyabb lesz, mint más típusú autonóm energiaforrásoké. Ezenkívül ezeknek az eszközöknek a gyártása során mérgező anyagokat használnak, amelyek nem biztonságosak a környezetre és az emberi egészségre. Az ilyen anyagok ártalmatlanítása további költségeket igényel. Ezért az ilyen elemek használata bizonyos országokban korlátozott.

A Ni-Cd akkumulátorok töltési ciklust igényelnek hosszú tárolás után. Ennek oka az önkisülés magas aránya. Ez is tervezési hiba. Tudva azonban hogyan kell megfelelően feltölteni A Ni-Cd akkumulátorok, ha helyesen használják, évekig önálló áramforrást biztosíthatnak berendezéseinek.

Töltők fajtái

A nikkel-kadmium típusú akkumulátor megfelelő töltéséhez speciális felszerelést kell használni. Leggyakrabban akkumulátorral érkezik. Ha valamilyen oknál fogva nincs töltő, akkor külön megvásárolhatja. Ma kaphatók automatikus és fordított impulzusú fajták. Az első típusú eszközök használatával a felhasználónak nem kell tudnia milyen feszültséggel kell tölteni Ni-Cd akkumulátorok. Az eljárást ben hajtják végre automatikus üzemmód. Egyszerre akár 4 akkumulátort is tölthet vagy meríthet le egyszerre.

Egy speciális kapcsoló segítségével a készülék kisütési módba van állítva. Ebben az esetben a színjelző sárgán világít. Az eljárás befejeztével a készülék automatikusan töltési módba kapcsol. A piros jelzőfény kigyullad. Amikor az akkumulátor eléri a szükséges kapacitást, a készülék leállítja az akkumulátor áramellátását. Ebben az esetben a jelző zöldre vált. A megfordíthatók a professzionális felszerelések csoportjába tartoznak. Több, különböző időtartamú töltési és kisütési ciklus végrehajtására képesek.

Speciális és univerzális töltők

Sok felhasználót érdekel a kérdés hogyan kell feltölteni egy csavarhúzó akkumulátort Ni-Cd típusú. Ebben az esetben ne normál illeszkedés ujjelemekhez tervezett eszköz. A speciális töltőt leggyakrabban csavarhúzóval szállítják. Az akkumulátor szervizelésekor kell használni. Ha nincs töltő, akkor vásároljon felszerelést a bemutatott típusú akkumulátorokhoz. Ebben az esetben csak a csavarhúzó akkumulátorát lehet tölteni. Ha különböző típusú akkumulátorok működnek, érdemes megvásárolni univerzális berendezés. Lehetővé teszi az autonóm energiaforrások kiszolgálását szinte minden eszközhöz (kamerák, csavarhúzók és még akkumulátorok is). Például töltheti az iMAX B6 Ni-Cd akkumulátorokat. Ez egy egyszerű és hasznos eszköz a háztartásban.

Lenyomott akkumulátor kisütése

Egy speciális kialakítást az extrudált Ni- jellemez, és a bemutatott készülékek kisülése a belső ellenállásuktól függ. Ezt a mutatót néhányan befolyásolják tervezési jellemzők. A berendezés hosszú távú működéséhez lemez típusú akkumulátorokat használnak. Megfelelő vastagságú lapos elektródákkal rendelkeznek. A kisütés során a feszültségük lassan 1,1 V-ra csökken. Ezt a görbe felrajzolásával ellenőrizhetjük.

Ha az akkumulátor továbbra is lemerül 1 V-ig, a kisülési kapacitása az eredeti érték 5-10%-a lesz. Ha az áramerősséget 0,2 C-ra növeljük, a feszültség jelentősen csökken. Ez vonatkozik az akkumulátor kapacitására is. Ez annak köszönhető, hogy a tömeget nem lehet egyenletesen kisütni az elektróda teljes felületén. Ezért ma a vastagságuk csökkent. Ugyanakkor a lemezakkumulátor kialakításában 4 elektróda található. Ebben az esetben 0,6 C áramerősséggel kisüthetők.

Hengeres akkumulátorok

Manapság széles körben használják a cermet elektródákkal ellátott akkumulátorokat. Alacsony ellenállásúak és nagy energiateljesítményt biztosítanak a készüléknek. Töltött feszültség Az ilyen típusú Ni-Cd akkumulátort 1,2 V-on tartják, amíg a megadott kapacitás 90%-a el nem veszít. Körülbelül 3%-a vész el az ezt követő 1,1-1 V-os kisütés során. A bemutatott típusú akkumulátorok 3-5 C áramerősséggel kisüthetők.

A tekercs típusú elektródák hengeres akkumulátorokba vannak beépítve. Nagyobb sebességű árammal kisüthetők, ami 7-10 C. A kapacitásjelző maximum +20 ºС hőmérsékleten lesz. Ahogy nő, ez az érték jelentéktelen mértékben változik. Ha a hőmérséklet 0 ºС alá csökken, a kisülési kapacitás a kisülési áram növekedésével egyenes arányban csökken. Hogyan kell feltölteni a Ni-t CD elemek, fajták amelyek eladók, részletesen meg kell fontolni.

Általános töltési szabályok

Nikkel-kadmium akkumulátor töltésekor rendkívül fontos, hogy korlátozzuk az elektródákhoz juttatott többletáramot. Erre azért van szükség, mert a nyomás folyamata során a készülék belsejében felhalmozódik. Töltés közben oxigén szabadul fel. Ez befolyásolja a jelenlegi kihasználtsági tényezőt, amely csökkenni fog. Vannak bizonyos követelmények, amelyek elmagyarázzák a Ni-töltést. CD akkumulátorok. Paraméterek folyamatot figyelembe veszik a speciális berendezések gyártói. A töltők munkájuk során a névleges kapacitásérték 160%-át jelentik az akkumulátornak. A hőmérséklet-tartománynak a teljes folyamat során 0 és +40 ºС között kell maradnia.

Normál töltési mód

A gyártóknak fel kell tüntetniük az utasításokban, mennyit kell fizetni Ni-Cd-akkumulátor és milyen áramerősséget kell csinálni. Leggyakrabban ennek a folyamatnak a végrehajtási módja szabványos a legtöbb akkumulátortípushoz. Ha az akkumulátor feszültsége 1 V, akkor 14-16 órán belül fel kell tölteni. Ebben az esetben az áramerősségnek 0,1 C-nak kell lennie.

Egyes esetekben a folyamat jellemzői kissé eltérhetnek. Ezt befolyásolják az eszköz tervezési jellemzői, valamint az aktív tömeg fokozott lerakása. Ez szükséges az akkumulátor kapacitásának növeléséhez.

A felhasználót is érdekelheti hogyan kell feltölteni az akkumulátort Ni-Cd. Ebben az esetben két lehetőség van. Az első esetben az áram állandó lesz a teljes folyamat során. A második lehetőség lehetővé teszi az akkumulátor hosszú távú töltését anélkül, hogy fennállna annak veszélye. A rendszer magában foglalja az áram fokozatos vagy egyenletes csökkentését. Az első szakaszban jelentősen meghaladja a 0,1 C-ot.

Gyors töltés

Vannak más módok is a Ni- elfogadására CD akkumulátorok. Hogyan kell tölteni ilyen típusú akkumulátor gyors pálya? Itt egy egész rendszer van. A gyártók speciális eszközök kiadásával növelik ennek a folyamatnak a sebességét. Nagy áramerősséggel tölthetők. Ebben az esetben a készülék speciális vezérlőrendszerrel rendelkezik. Megakadályozza az akkumulátor erős túltöltését. Akár maga az akkumulátor, akár a töltője rendelkezhet ilyen rendszerrel.

A hengeres típusú készülékeket állandó típusú árammal töltik fel, melynek értéke 0,2 C. A folyamat mindössze 6-7 órát vesz igénybe. Bizonyos esetekben megengedett az akkumulátor 0,3 C áramerősséggel történő töltése 3-4 órán keresztül. Ebben az esetben a folyamatszabályozás elengedhetetlen. Gyorsított eljárással az újratöltési sebesség nem haladhatja meg a kapacitás 120-140% -át. Vannak olyan akkumulátorok is, amelyek mindössze 1 óra alatt teljesen feltölthetők.

Állítsa le a töltést

Amikor megtanulja a Ni-Cd akkumulátorok töltését, fontolja meg a folyamat befejezését. Miután az áram már nem áramlik az elektródákhoz, az akkumulátor belsejében lévő nyomás továbbra is tovább emelkedik. Ez a folyamat az elektródákon lévő hidroxidionok oxidációja miatt következik be.

Egy ideig fokozatos egyenlet létezik az oxigénfejlődés és -abszorpció sebességéről mindkét elektródán. Oda vezet fokozatos hanyatlás nyomás az akkumulátor belsejében. Ha az újratöltés jelentős volt, ez a folyamat lassabb lesz.

Üzemmód beállítása

Nak nek megfelelően töltse fel Ni-Cd akkumulátor, ismernie kell a berendezés beállításának szabályait (ha a gyártó biztosítja). Az akkumulátor névleges kapacitásának legfeljebb 2 C töltőáramúnak kell lennie. Ki kell választani az impulzus típusát. Lehet Normal, Re-Flex vagy Flex. Az érzékenységi küszöb (nyomásesés) 7-10 mV legyen. Delta Peak-nek is nevezik. Jobb feltenni minimális szint. A szivattyú áramát 50-100 mAh tartományba kell állítani. Ahhoz, hogy teljes mértékben ki tudja használni az akkumulátor erejét, nagy áramerősséggel kell töltenie. Ha a maximális teljesítményre van szükség, az akkumulátor normál üzemmódban kis árammal töltődik. A Ni-Cd akkumulátorok töltésének mérlegelése után minden felhasználó képes lesz megfelelően végrehajtani ezt a folyamatot.

Ötven éve, hordozható készülékek számára elem élettartam kizárólag nikkel-kadmium tápegységekre támaszkodhat. A kadmium azonban nagyon mérgező anyag, és az 1990-es években a nikkel-kadmium technológiát egy környezetbarátabb nikkel-fém-hidrid technológia váltotta fel. Valójában ezek a technológiák nagyon hasonlóak, és a legtöbb jellemzőjük nikkel-kadmium akkumulátoroköröklött nikkel-fém-hidrid. Ennek ellenére bizonyos alkalmazásokhoz a nikkel-kadmium akkumulátorok nélkülözhetetlenek és a mai napig használatosak.

1. Nikkel-kadmium akkumulátorok (NiCd)

A Waldmar Jungner által 1899-ben feltalált nikkel-kadmium akkumulátornak számos előnye volt az akkori egyetlen ólom-savas akkumulátorral szemben, de az anyagköltség miatt drágább volt. Ennek a technológiának a fejlődése meglehetősen lassú volt, de 1932-ben jelentős áttörés történt - elektródaként egy porózus anyagot használtak, amelynek belsejében aktív anyag volt. 1947-ben további fejlesztés történt, amely megoldotta a gázelnyelés problémáját, ami lehetővé tette egy modern, zárt, karbantartást nem igénylő nikkel-kadmium akkumulátor létrehozását.

A NiCd akkumulátorok sok éven át szolgáltak áramforrásként kétirányú rádiókhoz, sürgősségi orvosi berendezésekhez, professzionális videokamerákhoz és elektromos szerszámokhoz. Az 1980-as évek végén ultra nagy kapacitású NiCd akkumulátorokat fejlesztettek ki, amelyek kapacitásukkal sokkolták a világot, 60%-kal nagyobb kapacitással, mint egy normál akkumulátoré. Ezt úgy érték el, hogy több hatóanyagot helyeztek az akkumulátorba, de voltak hátrányai is - megnövekedett belső ellenállásés csökkentette a töltési/kisütési ciklusok számát.

A NiCd szabvány továbbra is az egyik legmegbízhatóbb és legigénytelenebb akkumulátor, és a légiközlekedési ipar hű marad ehhez a rendszerhez. Ezen akkumulátorok élettartama azonban a megfelelő karbantartástól függ. A NiCd és bizonyos mértékig a NiMH akkumulátorok ki vannak téve a „memória” effektusnak, ami kapacitásvesztéshez vezet, ha az akkumulátort nem forgatják át rendszeresen. Ha az ajánlott töltési módot megsértik, úgy tűnik, hogy az akkumulátor emlékezik arra, hogy a korábbi működési ciklusokban a kapacitása nem volt teljesen kihasználva, és lemerüléskor csak egy bizonyos szintig ad le áramot. ( Lásd: Nikkel akkumulátor javítása). Az 1. táblázat felsorolja a szabványos nikkel-kadmium akkumulátor előnyeit és hátrányait.

Előnyök

Megbízható; magas ciklusszám megfelelő karbantartás mellett Az egyetlen akkumulátor, amely minimális igénybevétel mellett képes ultragyors töltésre Jó terhelési jellemzők, bocsásd meg a túlzásukat Hosszú eltarthatóság; lemerült állapotban való tárolás lehetősége Nincsenek különleges tárolási és szállítási követelmények Jó teljesítmény alacsony hőmérsékleten A legalacsonyabb ciklusonkénti költség bármely akkumulátor közül Sokféle méretben és kivitelben kapható

Hibák

Viszonylag alacsony energiasűrűség az újabb rendszerekhez képest "Memory" effektus; annak elkerülése érdekében rendszeres karbantartásra van szükség A kadmium mérgező anyag, speciális ártalmatlanítás szükséges Magas önkisülés; tárolás után újra kell tölteni Alacsony, 1,2 voltos cellafeszültség, többcellás rendszerek kiépítése szükséges a magas feszültség biztosításához

1. táblázat: A nikkel-kadmium akkumulátorok előnyei és hátrányai.

2. Nikkel-fémhidrid akkumulátorok (NiMH)

A nikkel-fémhidrid technológia kutatása már 1967-ben megkezdődött. A fém-hidrid instabilitása azonban hátráltatta a fejlődést, ami viszont a nikkel-hidrogén (NiH) rendszer kialakulásához vezetett. Az 1980-as években felfedezett új hidridötvözetek megoldották a biztonsági problémákat, és lehetővé tették egy olyan akkumulátor létrehozását, amelynek fajlagos energiatartalma 40%-kal magasabb, mint a szabványos nikkel-kadmiumé.

A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok nem mentesek a hátrányoktól. Például a töltési folyamatuk bonyolultabb, mint a NiCd-é. Az első nap 20%-os önkisülésével, majd havi 10%-os mértékével a NiMH a kategóriájában az egyik vezető. A hidridötvözet módosításával az önkisülés és a korrózió csökkentése érhető el, de ez tovább növeli a fajlagos energiafogyasztás csökkentését. De az elektromos járművekben történő használat esetén ezek a módosítások nagyon hasznosak, mivel növelik a megbízhatóságot és növelik az akkumulátor élettartamát.

3. Használat a fogyasztói szegmensben

A NiMH akkumulátorok jelenleg a legkönnyebben elérhetők közé tartoznak. Az olyan iparági óriások, mint a Panasonic, az Energizer, a Duracell és a Rayovac felismerték az alacsony költségű és hosszú élettartamú akkumulátor, és nikkel-fémhidrid tápegységeket kínálnak különféle méretekben, beleértve az AA és AAA méreteket is. A gyártók keményen dolgoznak azon, hogy visszaszerezzék a piac egy részét az alkáli elemektől.

Ebben a piaci szegmensben a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok az újratölthető akkumulátorok alternatívája alkáli elemek, amely még 1990-ben jelent meg, de a korlátozott életciklus és a gyenge terhelési jellemzők miatt nem aratott sikert.

A 2. táblázat összehasonlítja a fogyasztói szegmensben lévő elemek és akkumulátorok fajlagos energiaintenzitását, feszültségét, önkisülését és működési idejét. Az AA, AAA és más méretekben kapható tápegységek hordozható eszközökben is használhatók. Még ha némileg eltérő névleges feszültséggel is rendelkeznek, a kisülési állapot általában mindenkinél azonos, 1 V tényleges feszültségnél jelentkezik. Ez a feszültségtartomány elfogadható, mivel a hordozható készülékek feszültségtartomány tekintetében rugalmasak. A lényeg az, hogy csak ugyanazt a típust kell együtt használni. elektromos elemek. A biztonsági aggályok és a feszültség-összeférhetetlenségek hátráltatták az AA és AAA Li-Ion akkumulátorok fejlesztését.

2. táblázat: Különböző AA elemek összehasonlítása.

* Az Eneloop a Sanyo Corporation NiMH rendszeren alapuló védjegye.

A NiMH magas önkisülési aránya továbbra is aggodalomra ad okot a fogyasztók számára. Lámpás ill hordozható eszköz NiMH akkumulátorral lemerül, ha több hétig nem használja. Nem valószínű, hogy az eszköz minden használat előtti feltöltésére vonatkozó javaslat megértésre talál, különösen a zseblámpák esetében, amelyek tartalék fényforrásként vannak elhelyezve. A 10 éves eltarthatósági idővel rendelkező alkáli elem előnye itt tagadhatatlannak tűnik.

A Panasonic és a Sanyo Eneloop márkanév alatti nikkel-fémhidrid akkumulátora jelentősen csökkentette az önkisülést. Az Eneloop újratöltés nélkül hatszor tovább tárolható, mint a hagyományos NiMH. De az ilyen továbbfejlesztett akkumulátor hátránya a valamivel alacsonyabb energiasűrűség.

A 3. táblázat felsorolja a nikkel-fémhidrid elektrokémiai rendszer előnyeit és hátrányait. A táblázat nem veszi figyelembe az Eneloop és más fogyasztói márkák jellemzőit.

Előnyök	30-40 százalékkal nagyobb kapacitású, mint a NiCd Kevésbé hajlamos a "memória" hatásra, helyreállítható Egyszerű tárolási és szállítási követelmények; ezeknek a folyamatoknak a szabályozásának hiánya Környezetbarát; csak mérsékelten mérgező anyagokat tartalmaznak A nikkeltartalom önfenntartóvá teszi az újrahasznosítást Széles üzemi hőmérséklet tartomány
Hibák	Korlátozott élettartam; a mélykisülések hozzájárulnak a csökkentéséhez Kifinomult töltési algoritmus; érzékeny a túltöltésre Speciális követelmények az újratöltési módhoz Közben engedje le a hőt gyors töltésés nagy teherrel kisütjük Magas önkisülés Coulomb-hatékonyság 65% -os szinten (összehasonlításképpen lítium-ion esetében - 99%)

3. táblázat: A NiMH akkumulátorok előnyei és hátrányai.

4. Vas-nikkel akkumulátorok (NiFe)

A nikkel-kadmium akkumulátor 1899-es feltalálása után Waldmar Jungner svéd mérnök folytatta kutatásait, és megpróbálta a drága kadmiumot olcsóbb vassal helyettesíteni. De az alacsony töltési hatékonyság és a túlzott hidrogéngáz-kibocsátás arra kényszerítette, hogy felhagyjon a NiFe akkumulátor továbbfejlesztésével. Nem is szabadalmaztatta a technológiát.

Vas- nikkel akkumulátor(NiFe) nikkel-oxid-hidrátot használ katódként, vasat anódként és kálium-hidroxid vizes oldatát elektrolitként. Az ilyen akkumulátor cellája 1,2 V feszültséget generál. A NiFe ellenáll a túltöltésnek és a mélykisülésnek; több mint 20 évig tartalék áramforrásként használható. A vibráció és a magas hőmérséklet-állóság miatt ez az akkumulátor a bányászatban a legtöbbet használt Európában; azt is megtalálta, hogy használják a vasúti jelzőberendezések áramellátására, amelyet szintén használnak vontatási akkumulátor rakodók számára. Megjegyzendő, hogy a második világháború alatt a német V-2 rakétában vas-nikkel akkumulátorokat használtak.

A NiFe fajlagos teljesítménye alacsony, körülbelül 50 W/kg. Továbbá a hátrányok közé tartozik a gyenge teljesítmény alacsony hőmérsékleten és magas arányönkisülés (havi 20-40 százalék). Ez a magas gyártási költséggel párosulva arra ösztönzi a gyártókat, hogy maradjanak hűek az ólom-savas akkumulátorokhoz.

De a vas-nikkel elektrokémiai rendszer aktívan fejlődik, és a közeljövőben egyes iparágakban az ólomsav alternatívájává válhat. A lamella kivitel kísérleti modellje ígéretesnek tűnik, sikerült csökkentenie az akkumulátor önkisülését, gyakorlatilag immunis lett a túl- és alultöltés káros hatásaival szemben, élettartama pedig várhatóan 50 év lesz, ami összehasonlítható. az ólom-savas akkumulátor 12 éves élettartamához mély ciklikus kisülésekkel működő üzemmódban. Egy ilyen NiFe akkumulátor várható ára egy lítium-ion akkumulátoréval lenne összehasonlítható, és csak négyszerese egy ólom-savas akkumulátor árának.

NiFe akkumulátorok, valamint NiCdés NiMH, speciális töltési szabályokat igényelnek - a feszültséggörbe szinuszos alakú. Ennek megfelelően használja a töltőt ólom-sav vagy lítium-ion az akkumulátor nem jön ki, akár kárt is okozhat. Mint minden nikkel alapú akkumulátor, a NiFe is fél a túltöltéstől - ez a víz lebomlását okozza az elektrolitban, és annak elvesztéséhez vezet.

Az ilyen akkumulátor kapacitása, amely a helytelen használat következtében csökkent, nagy (az akkumulátor kapacitásának értékével arányos) kisütési áramok alkalmazásával visszaállítható. Ez az eljárás legfeljebb háromszor kell elvégezni 30 perces kisülési idővel. Figyelnie kell az elektrolit hőmérsékletét is - nem haladhatja meg a 46 ° C-ot.

5. Nikkel-cink elemek (NiZn)

A nikkel-cink akkumulátor hasonló a nikkel-kadmium akkumulátorhoz, mivel lúgos elektrolitot és nikkelelektródát használ, de feszültsége különbözik - a NiZn cellánként 1,65 voltot biztosít, míg a NiCd és a NiMH cellánként 1,20 voltot. A NiZn akkumulátort állandó árammal kell tölteni, cellánként 1,9 V feszültség értékkel, és azt is érdemes megjegyezni, hogy az ilyen típusú akkumulátorokat nem úgy tervezték, hogy újratöltési üzemmódban működjenek. A fajlagos energiafogyasztás 100W/kg, a lehetséges ciklusok száma 200-300-szor. A NiZn nem tartalmaz mérgező anyagokat és könnyen újrahasznosítható. Különféle méretekben kapható, beleértve az AA-t is.

1901-ben Thomas Edison amerikai szabadalmat kapott egy újratölthető nikkel-cink akkumulátorra. Később James Drumm ír kémikus tökéletesítette terveit, aki ezeket az akkumulátorokat a Dublin Brae útvonalon 1932 és 1948 között futó vasúti kocsikra szerelte. A NiZn erős önkisülése és a dendrites képződés okozta rövid életciklusa miatt nem volt jól fejlett, ami szintén gyakran rövidzárlathoz vezetett. Az elektrolit összetételének javítása azonban csökkentette ezt a problémát, aminek következtében a NiZn újra kereskedelmi felhasználásra került. Alacsony költség, nagy teljesítmény és széleskörű az üzemi hőmérséklet rendkívül vonzóvá teszi ezt az elektrokémiai rendszert.

6. Nikkel-hidrogén akkumulátorok (NiH)

Amikor 1967-ben megkezdődött a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok fejlesztése, a kutatók szembesültek a fém-hidritek instabilitásával, ami a nikkel-hidrogén (NiH) akkumulátorok fejlesztése felé mozdult el. Az ilyen akkumulátor cellája edénybe zárt elektrolitot, nikkelt és hidrogént (a hidrogént 8207 bar nyomású acélhengerbe zárva) elektródákat tartalmaz.

Ez a nikkel-fémhidrid (Ni-MH) akkumulátorokról szóló cikk már régóta klasszikusnak számít az orosz interneten. Javaslom nézd meg…

A nikkel-fém-hidrid (Ni-MH) akkumulátorok a nikkel-kadmium (Ni-Cd) akkumulátorokkal, az elektrokémiai folyamatokban pedig a nikkel-hidrogén akkumulátorokkal analógok. A Ni-MH akkumulátor fajlagos energiája lényegesen magasabb, mint a Ni-Cd és hidrogén akkumulátorok fajlagos energiája (Ni-H2)

VIDEÓ: Nikkel-fém-hidrid akkumulátorok (NiMH)

Az akkumulátorok összehasonlító jellemzői

Lehetőségek	Ni-Cd	Ni-H2	Ni-MH
Névleges feszültség, V	1.2	1.2	1.2
Fajlagos energia: Wh/kg | Wh/l	20-40 60-120	40-55 60-80	50-80 100-270
Élettartam: év | ciklusok	1-5 500-1000	2-7 2000-3000	1-5 500-2000
Önkisülés, %	20-30 (28 napig)	20-30 (1 napig)	20-40 (28 napig)
Üzemi hőmérséklet, °С	-50 — +60	-20 — +30	-40 — +60

*** A táblázatban szereplő egyes paraméterek nagymértékű elterjedését az akkumulátorok eltérő rendeltetése (kialakítása) okozza. Ezenkívül a táblázat nem veszi figyelembe a modern, alacsony önkisülésű akkumulátorok adatait.

A Ni-MH akkumulátor története

A nikkel-fémhidrid (Ni-MH) akkumulátorok fejlesztése a múlt század 50-70-es éveiben kezdődött. Az eredmény egy új módszer a hidrogén tárolására az űrhajókban használt nikkel-hidrogén akkumulátorokban. Az új elemben a hidrogén felhalmozódott bizonyos fémek ötvözeteiben. Az 1960-as években fedeztek fel ötvözeteket, amelyek a saját térfogatuk 1000-szeresét abszorbeálják. Ezek az ötvözetek két vagy több fémből állnak, amelyek közül az egyik elnyeli a hidrogént, a másik pedig egy katalizátor, amely elősegíti a hidrogénatomok diffúzióját a fémrácsba. A felhasznált fémek lehetséges kombinációinak száma gyakorlatilag korlátlan, ami lehetővé teszi az ötvözet tulajdonságainak optimalizálását. A Ni-MH akkumulátorok létrehozásához olyan ötvözetek létrehozására volt szükség, amelyek alacsony hidrogénnyomáson és szobahőmérsékleten működnek. Jelenleg világszerte folytatódik az új ötvözetek és feldolgozási technológiák létrehozására irányuló munka. A nikkel ötvözetei a ritkaföldfémek csoportjába tartozó fémekkel akár 2000 töltési-kisütési ciklust is biztosíthatnak az akkumulátorban, miközben a negatív elektróda kapacitása legfeljebb 30% -kal csökken. Az első Ni-MH akkumulátort, amely LaNi5 ötvözetet használt a fém-hidrid elektróda fő aktív anyagaként, Bill szabadalmaztatta 1975-ben. A fém-hidridötvözetekkel végzett korai kísérletek során a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok instabilak voltak, és a szükséges akkumulátorkapacitás meghaladta a szükséges kapacitást. nem lehet elérni. Ezért a Ni-MH akkumulátorok ipari felhasználása csak a 80-as évek közepén kezdődött a La-Ni-Co ötvözet létrehozása után, amely lehetővé teszi a hidrogén elektrokémiailag reverzibilis abszorpcióját több mint 100 cikluson keresztül. Azóta a Ni-MH akkumulátorok kialakítását folyamatosan fejlesztik az energiasűrűség növelése irányába. A negatív elektróda cseréje lehetővé tette a pozitív elektróda aktív tömegeinek terhelésének 1,3-2-szeres növelését, ami meghatározza az akkumulátor kapacitását. Ezért a Ni-MH akkumulátorok lényegesen magasabb fajlagos energiajellemzőkkel rendelkeznek, mint a Ni-Cd akkumulátorok. A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok forgalmazásának sikerét a gyártás során felhasznált anyagok nagy energiasűrűsége és nem toxikussága biztosította.

A Ni-MH akkumulátorok alapvető folyamatai

A Ni-MH akkumulátorok pozitív elektródaként nikkel-oxid elektródát használnak, például nikkel-kadmium akkumulátort, és hidrogénelnyelő nikkel-ritkaföldfém ötvözet elektródát a negatív kadmium elektróda helyett. A Ni-MH akkumulátor pozitív nikkel-oxid elektródáján a reakció lezajlik:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (töltés) NiOOH + H 2 O + e - → Ni(OH) 2 + OH - (kisülés)

A negatív elektródán az elnyelt hidrogénnel rendelkező fém fémhidriddé alakul:

M + H 2 O + e - → MH + OH- (töltés) MH + OH - → M + H 2 O + e - (kisülés)

A Ni-MH akkumulátor általános reakciója a következő:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (töltés) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (kisülés)

Az elektrolit nem vesz részt a fő áramképző reakcióban. A kapacitás 70-80%-ának bejelentése után és az újratöltés során az oxid-nikkel elektródán oxigén szabadul fel,

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

amely a negatív elektródán helyreáll:

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

Az utolsó két reakció zárt oxigénciklust biztosít. Az oxigén redukálásakor a fém-hidrid elektród kapacitásának további növekedése is biztosított az OH-csoport képződése miatt.

Ni-MH akkumulátor elektródák felépítése

Fém hidrogén elektróda

A Ni-MH akkumulátor teljesítményét meghatározó fő anyag egy hidrogénelnyelő ötvözet, amely saját térfogatának 1000-szeresét képes elnyelni. A legszélesebb körben használt ötvözetek a LaNi5, amelyben a nikkel egy részét mangánnal, kobalttal és alumíniummal helyettesítik, hogy növeljék az ötvözet stabilitását és aktivitását. A költségek csökkentése érdekében egyes gyártók lantán helyett más fémet használnak (Mm, ami ritkaföldfémek keveréke, arányuk a keverékben közel van a természetes ércekben mért arányhoz), amely a lantán mellett cériumot is tartalmaz. , prazeodímium és neodímium. A töltés-kisülés ciklus során a hidrogénelnyelő ötvözetek kristályrácsának 15-25%-a tágulása és összehúzódása történik a hidrogén abszorpciója és deszorpciója következtében. Az ilyen változások a belső feszültség növekedése miatt repedések kialakulásához vezetnek az ötvözetben. A repedések kialakulása a felület növekedését okozza, amely lúgos elektrolittal való kölcsönhatáskor korrodálódik. Ezen okok miatt a negatív elektróda kisülési kapacitása fokozatosan csökken. egy akkumulátorban korlátozott számban elektrolit, ez az elektrolit újraeloszlásával kapcsolatos problémákhoz vezet. Az ötvözet korróziója a felület kémiai passzivitásához vezet a korrózióálló oxidok és hidroxidok képződése miatt, amelyek növelik a fém-hidrid elektróda fő áramfejlesztő reakciójának túlfeszültségét. A korróziós termékek képződése az elektrolitoldat oxigén- és hidrogénfogyasztásával következik be, ami viszont az akkumulátorban lévő elektrolit mennyiségének csökkenését és belső ellenállásának növekedését okozza. Az ötvözetek nemkívánatos diszperziós és korróziós folyamatainak lassítására, amelyek meghatározzák a Ni-MH akkumulátorok élettartamát, két fő módszert alkalmaznak (amellett, hogy optimalizálják az ötvözet összetételét és gyártási módját). Az első módszer az ötvözet részecskék mikrokapszulázása, azaz. felületüket vékony porózus réteggel (5-10%) - nikkel vagy réz tömegére vonatkoztatva - borítják. A második módszer, amely jelenleg a legszélesebb körben alkalmazható, az ötvözet részecskék felületének kezelése lúgos oldatokban a képzõdéssel. védőfóliák hidrogén áteresztő.

Nikkel-oxid elektróda

Nikkel-oxid elektródák be tömegtermelés a következő kiviteli változatokban készülnek: lamella, lamella nélküli szinterezett (fém-kerámia) és préselt, beleértve a tablettát is. NÁL NÉL utóbbi évek lamella nélküli filc és polimer hab elektródákat kezdenek használni.

Lamellás elektródák

A lamellás elektródák vékony (0,1 mm vastag) nikkelezett acélszalagból készült, egymáshoz kapcsolódó perforált dobozok (lamellák) készletei.

Szinterezett (cermet) elektródák

Az ilyen típusú elektródák porózus (legalább 70%-os porozitású) cermet alapból állnak, amelynek pórusaiban található az aktív massza. Az alapot karbonil-nikkel finomporból készítik, amelyet ammónium-karbonáttal vagy karbamiddal (60-65% nikkel, a többi töltőanyag) keverve acél- vagy nikkelhálóra préselnek, hengerelnek vagy szórnak rá. Ezután a porral ellátott rácsot redukáló atmoszférában (általában hidrogénatmoszférában) 800-960 ° C hőmérsékleten hőkezelésnek vetik alá, miközben az ammónium-karbonát vagy karbamid lebomlik és elpárolog, és a nikkel szintereződik. Az így kapott szubsztrátumok vastagsága 1-2,3 mm, porozitása 80-85%, pórussugara 5-20 µm. Az alapot felváltva impregnálják nikkel-nitrát vagy nikkel-szulfát koncentrált oldatával és 60-90 °C-ra melegített lúgos oldattal, amely nikkel-oxidok és -hidroxidok kiválását idézi elő. Jelenleg az elektrokémiai impregnálási módszert is alkalmazzák, melynek során az elektródát nikkel-nitrát oldatban katódos kezelésnek vetik alá. A hidrogén képződése miatt a lemez pórusaiban lévő oldat lúgosodik, ami a nikkel oxidjainak és hidroxidjainak lerakódásához vezet a lemez pórusaiban. A fóliaelektródákat a szinterezett elektródák fajtái közé sorolják. Az elektródák előállítása vékony (0,05 mm) perforált nikkelszalagra mindkét oldalon, szórással, kötőanyagot tartalmazó nikkel-karbonil-por alkoholos emulziójával, szintereléssel és további kémiai vagy elektrokémiai impregnálással történik reagensekkel. Az elektróda vastagsága 0,4-0,6 mm.

Préselt elektródák

A préselt elektródák az aktív tömeg 35-60 MPa nyomásával hálóra vagy acél perforált szalagra préselésével készülnek. Az aktív massza nikkel-hidroxidból, kobalt-hidroxidból, grafitból és kötőanyagból áll.

Fém filc elektródák

A fém filcelektródák nikkel- vagy szénszálakból készült, erősen porózus alappal rendelkeznek. Ezen alapozók porozitása 95% vagy több. A nemezelektróda nikkelezett polimer vagy grafitfilc alapján készül. Az elektróda vastagsága rendeltetésétől függően 0,8-10 mm tartományba esik. Az aktív masszát annak sűrűségétől függően különböző módszerekkel visszük be a filcbe. Filc helyett használható nikkel hab poliuretán hab nikkelezésével, majd redukáló környezetben végzett izzításával nyerik. A nikkel-hidroxidot és egy kötőanyagot tartalmazó pasztát általában szórással juttatják be egy erősen porózus közegbe. Ezt követően a pasztával ellátott alapot megszárítjuk és feltekerjük. A filc és habpolimer elektródákat nagy fajlagos kapacitás és hosszú élettartam jellemzi.

Ni-MH akkumulátorok felépítése

Hengeres Ni-MH akkumulátorok

Az elválasztóval elválasztott pozitív és negatív elektródákat egy tekercs formájában feltekerjük, amelyet a házba helyezünk, és tömítéssel ellátott tömítősapkával lezárjuk (1. ábra). A fedél biztonsági szeleppel rendelkezik, amely 2-4 MPa nyomáson működik az akkumulátor működésének meghibásodása esetén.

1. ábra. A nikkel-fém-hidrid (Ni-MH) akkumulátor felépítése: 1-test, 2-sapkás, 3-szelepes sapka, 4-szelepes, 5-pozitív elektródakollektor, 6-os szigetelőgyűrű, 7-es negatív elektróda, 8- elválasztó, 9- pozitív elektróda, 10-szigetelő.

Ni-MH prizmatikus akkumulátorok

A prizmatikus Ni-MH akkumulátorokban felváltva helyezik el a pozitív és negatív elektródákat, és közéjük egy elválasztót helyeznek el. Az elektródablokkot egy fém vagy műanyag tokba helyezik, és tömítő fedéllel zárják le. A burkolatra általában egy szelepet vagy nyomásérzékelőt szerelnek fel (2. ábra).

2. ábra. Ni-MH akkumulátor felépítése: 1 test, 2 kupak, 3 szelepsapka, 4 szelep, 5 szigetelő tömítés, 6 szigetelő, 7 negatív elektróda, 8 elválasztó, 9 pozitív elektróda.

A Ni-MH akkumulátorok lúgos elektrolitot használnak, amely KOH-t tartalmaz LiOH hozzáadásával. A Ni-MH akkumulátorokban elválasztóként nem szőtt polipropilént és 0,12-0,25 mm vastagságú, nedvesítőszerrel kezelt poliamidot használnak.

pozitív elektróda

A Ni-MH akkumulátorok pozitív nikkel-oxid elektródákat használnak, hasonlóan a Ni-Cd akkumulátorokhoz. A Ni-MH akkumulátorokban főleg kerámia-fém elektródákat, az utóbbi években pedig filc- és polimerhab elektródákat használnak (lásd fent).

Negatív elektróda

A negatív fémhidrid elektródák öt kialakítása (lásd fent) talált gyakorlati alkalmazást Ni-MH akkumulátorokban: - lamellás, amikor egy hidrogénelnyelő ötvözet porát kötőanyaggal vagy anélkül nikkelhálóba préselik; - nikkelhab, amikor a nikkelhab alap pórusaiba ötvözetet és kötőanyagot tartalmazó pasztát vezetnek, majd szárítanak és préselnek (hengerelt); - fólia, ha perforált nikkelezett vagy nikkelezett acélfóliára ötvözetet és kötőanyagot tartalmazó pasztát visznek fel, majd szárítanak és préselnek; - hengerelve, amikor az aktív massza porát, amely ötvözetből és kötőanyagból áll, hengereléssel (hengerléssel) hordják fel szakítós nikkelrácson vagy rézrácson; - szinterezve, amikor az ötvözetport nikkelrácsra préselik, majd hidrogénatmoszférában szinterelik. A különböző kialakítású fémhidrid elektródák fajlagos kapacitása közeli érték, és főként a felhasznált ötvözet kapacitása határozza meg.

A Ni-MH akkumulátorok jellemzői. Elektromos jellemzők

Nyitott áramköri feszültség

Nyitott áramköri feszültség értéke Ur.c. A Ni-MH rendszereket nehéz pontosan meghatározni, mivel a nikkel-oxid elektróda egyensúlyi potenciálja függ a nikkel oxidációs fokától, valamint a fém-hidrid elektróda egyensúlyi potenciálja a hidrogéntelítettség mértékétől. 24 órával az akkumulátor feltöltése után a feltöltött Ni-MH akkumulátor nyitott áramköri feszültsége 1,30-1,35 V tartományban van.

Névleges kisülési feszültség

Ur normalizált kisütési áram mellett Ir = 0,1-0,2 C (C az akkumulátor névleges kapacitása) 25 ° C-on 1,2-1,25 V, a szokásos végső feszültség 1 V. A feszültség a terhelés növekedésével csökken (lásd a 3. ábrát)

3. ábra. Ni-MH akkumulátor kisütési jellemzői 20°C hőmérsékleten és különböző normalizált terhelési áramokon: 1-0,2C; 2-1C; 3-2C; 4-3C

Akkumulátor-kapacitás

A terhelés növekedésével (kisütési idő csökkenése) és a hőmérséklet csökkenésével a Ni-MH akkumulátor kapacitása csökken (4. ábra). A hőmérséklet-csökkenés hatása a kapacitásra különösen észrevehető a nagy sebességek kisülésnél és 0°C alatti hőmérsékleten.

4. ábra. Ni-MH akkumulátor kisülési kapacitásának függése a hőmérséklettől különböző kisülési áramok mellett: 1-0,2C; 2-1C; 3-3C

A Ni-MH akkumulátorok biztonsága és élettartama

Tárolás közben a Ni-MH akkumulátor önkisül. Egy hónap szobahőmérsékleten tartás után a kapacitásvesztés 20-30%, további tárolással havi 3-7%-ra csökken. Az önkisülési sebesség a hőmérséklet emelkedésével nő (lásd 5. ábra).

5. ábra. A Ni-MH akkumulátor kisütési kapacitásának függése a tárolási időtől különböző hőmérsékleteken: 1-0°С; 2-20 °C; 3-40 °C

Ni-MH akkumulátor töltése

A Ni-MH akkumulátor működési idejét (kisütési-töltési ciklusainak számát) és élettartamát nagymértékben meghatározzák az üzemi körülmények. A működési idő a kiürítés mélységének és sebességének növekedésével csökken. A működési idő a töltés sebességétől és a befejezés szabályozásának módjától függ. A Ni-MH akkumulátorok típusától, üzemmódtól és működési feltételektől függően az akkumulátorok 500-1800 kisütési-töltési ciklust biztosítanak 80%-os kisütési mélység mellett, élettartamuk pedig (átlagosan) 3-5 év.

A Ni-MH akkumulátor megbízható működésének biztosítása érdekében a garantált időszak alatt be kell tartania a gyártó ajánlásait és utasításait. A legnagyobb figyelmet kell fordítani hőmérsékleti rezsim. Kívánatos elkerülni a túlkisüléseket (1 V alatt) és a rövidzárlatokat. Javasoljuk, hogy a Ni-MH akkumulátorokat rendeltetésszerűen használja, kerülje a használt és a használaton kívüli elemek keverését, és ne forrassza a vezetékeket vagy más alkatrészeket közvetlenül az akkumulátorra. A Ni-MH akkumulátorok érzékenyebbek a túltöltésre, mint a Ni-Cd. A túltöltés hőkieséshez vezethet. A töltés általában Iz \u003d 0,1 C áramerősséggel történik 15 órán keresztül. A kompenzációs töltés Iz = 0,01-0,03 C áramerősséggel történik 30 órán keresztül vagy tovább. Gyorsított (4-5 óra alatt) és gyors (1 óra alatt) töltés lehetséges az erősen aktív elektródákkal rendelkező Ni-MH akkumulátorok esetében. Az ilyen töltéseknél a folyamatot a ΔТ hőmérséklet és a ΔU feszültség és egyéb paraméterek változásai szabályozzák. A gyorstöltést például Ni-MH akkumulátorokhoz használják, amelyek laptopokat, mobiltelefonokat és elektromos szerszámokat táplálnak, bár a laptopok és mobiltelefonok ma már többnyire lítium-ion és lítium-polimer akkumulátorokat használnak. Javasoljuk a háromlépcsős töltési módot is: a gyorstöltés első fokozata (1C és magasabb), a végső újratöltéshez 0,1 C-os töltés 0,5-1 órán keresztül, és 0,05-os töltés. 0,02C kompenzációs díjként. A Ni-MH akkumulátorok töltésére vonatkozó információkat általában a gyártó utasításai tartalmazzák, az ajánlott töltőáram pedig az akkumulátorházon van feltüntetve. Az Uz töltési feszültség Iz=0,3-1C-nál az 1,4-1,5 V tartományba esik. A pozitív elektródán felszabaduló oxigén miatt a töltés során leadott villamos energia mennyisége (Qz) nagyobb, mint a kisütési kapacitás (Cp). Ugyanakkor a kapacitás megtérülése (100 Ср/Qз) 75-80%, illetve 85-90% a lemezes és hengeres Ni-MH akkumulátoroknál.

Töltés és kisütés vezérlés

A Ni-MH akkumulátorok túltöltésének elkerülése érdekében a következő töltésszabályozási módszerek alkalmazhatók megfelelő érzékelőkkel az akkumulátorokba ill. töltőkészülék:

• töltéslezárási módszer abszolút hőmérséklettel Tmax. A töltési folyamat során folyamatosan figyelik az akkumulátor hőmérsékletét, és a maximális érték elérésekor a gyorstöltés megszakad;
• töltéslezárási módszer hőmérsékletváltozási sebességgel ΔT/Δt. Ezzel a módszerrel a töltési folyamat során folyamatosan figyelik az akkumulátor hőmérsékleti görbéjének meredekségét, és amikor ez a paraméter egy bizonyos beállított érték fölé emelkedik, a töltés megszakad;
• töltéslezárási módszer negatív feszültség delta -ΔU. Az akkumulátor töltésének végén, az oxigénciklus során a hőmérséklete emelkedni kezd, ami a feszültség csökkenéséhez vezet;
• töltésleállítási mód a maximális töltési idő t szerint;
• töltés megszüntetésének módja maximális nyomás Pmax. Általában prizmatikus akkumulátorokban használják nagy méretekés konténerek. A prizmatikus akkumulátor megengedett nyomásának szintje a kialakításától függ, és 0,05-0,8 MPa tartományba esik;
• a töltés befejezésének módja az Umax maximális feszültséggel. A nagy belső ellenállású akkumulátorok töltésének leválasztására szolgál, ami az élettartam végén elektrolithiány vagy alacsony hőmérséklet miatt jelentkezik.

A Tmax módszer használatakor előfordulhat, hogy az akkumulátor túl van töltve, ha a hőmérséklet magas környezet csökken, vagy az akkumulátor nem töltődik fel megfelelően, ha a környezeti hőmérséklet jelentősen megemelkedik. A ΔT/Δt módszer nagyon hatékonyan használható a töltés leállítására alacsony környezeti hőmérsékleten. De ha csak ezt a módszert alkalmazzák magasabb hőmérsékleten, akkor az akkumulátorokban lévő akkumulátorok nemkívánatos módon magas hőmérsékletnek lesznek kitéve, mielőtt a leállításhoz szükséges ΔT/Δt értéket elérné. Egy bizonyos ΔT/Δt értéknél nagyobb bemeneti kapacitás érhető el alacsonyabb környezeti hőmérsékleten, mint magasabb hőmérsékleten. Az akkumulátor töltés kezdetén (valamint a töltés végén) gyorsan megemelkedik a hőmérséklet, ami idő előtti töltésleálláshoz vezethet a ΔT/Δt módszer alkalmazásakor. Ennek kiküszöbölésére a töltőfejlesztők időzítőket használnak az érzékelő kezdeti válaszkésleltetésére a ΔT / Δt módszerrel. A -ΔU módszer hatékony a töltés leállítására alacsony környezeti hőmérsékleten, nem pedig magasabb hőmérsékleten. Ebben az értelemben a módszer hasonló a ΔT/Δt módszerhez. Annak érdekében, hogy azokban az esetekben, amikor előre nem látható körülmények akadályozzák a töltés normál megszakítását, a töltés megszűnjön, javasolt a töltési művelet időtartamát szabályozó időzítő vezérlés alkalmazása is (t módszer). Így a 0,5-1C névleges áramerősségű akkumulátorok gyors töltéséhez 0-50 °C hőmérsékleten célszerű a Tmax módszereket egyszerre alkalmazni (50-60 °C kikapcsolási hőmérséklettel, az akkumulátorok kialakításától függően és akkumulátorok), -ΔU (5-15 mV akkumulátoronként), t (általában a névleges kapacitás 120%-ának eléréséhez) és Umax (1,6-1,8 V akkumulátoronként). A -ΔU módszer helyett a ΔT/Δt módszer (1-2 °C/perc) használható kezdeti késleltetési időzítővel (5-10 perc). A töltésszabályozáshoz lásd még a megfelelő cikket.Az akkumulátor gyors feltöltése után a töltők biztosítják, hogy egy bizonyos ideig 0,1C - 0,2C névleges áramerősséggel töltsék újra. A Ni-MH akkumulátorok töltése nem javasolt állandó feszültség mivel az akkumulátorok "hőhibája" fordulhat elő. Ennek oka, hogy a töltés végén áramnövekedés következik be, ami arányos a tápfeszültség és az akkumulátor feszültség különbségével, és a hőmérséklet növekedése miatt a töltés végén az akkumulátor feszültsége csökken. Alacsony hőmérsékleten a töltési sebességet csökkenteni kell. Ellenkező esetben az oxigénnek nem lesz ideje rekombinálni, ami az akkumulátor nyomásának növekedéséhez vezet. Ilyen körülmények között történő működéshez erősen porózus elektródákkal rendelkező Ni-MH akkumulátorok használata javasolt.

A Ni-MH akkumulátorok előnyei és hátrányai

A fajlagos energiaparaméterek jelentős növekedése nem az egyetlen előnye a Ni-MH akkumulátoroknak a Ni-Cd akkumulátorokkal szemben. A kadmiumtól való eltávolodás egyben a tisztább termelés felé való elmozdulást is jelenti. A meghibásodott akkumulátorok újrahasznosításának problémája is könnyebben megoldható. A Ni-MH akkumulátorok ezen előnyei határozták meg gyártási volumenük gyorsabb növekedését a világ összes vezető piacán akkumulátor cégek Ni-Cd akkumulátorokhoz képest.

A Ni-MH akkumulátorok nem rendelkeznek azzal a „memóriaeffektussal”, mint a Ni-Cd akkumulátoroknak, mivel nikkelát képződik a negatív kadmium elektródában. A nikkel-oxid elektróda túltöltésével kapcsolatos hatások azonban megmaradnak. A kisütési feszültség csökkenése, amely a Ni-Cd akkumulátorokhoz hasonlóan gyakori és hosszan tartó újratöltéseknél megfigyelhető, kiküszöbölhető, ha időszakonként többszöri kisütéseket hajt végre 1 V - 0,9 V-ig. Elegendő az ilyen kisüléseket havonta egyszer elvégezni. A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok azonban bizonyos teljesítményjellemzők tekintetében gyengébbek, mint a nikkel-kadmium akkumulátorok, amelyek helyettesítésére szolgálnak:

• A Ni-MH akkumulátorok az üzemi áramok szűkebb tartományában működnek hatékonyan, ami a hidrogén korlátozott deszorpciójával jár a fém-hidrid elektródáról nagyon nagy kisülési sebesség mellett;
• A Ni-MH akkumulátorok keskenyebbek hőmérsékleti tartomány működés: legtöbbjük -10 °C alatti és +40 °C feletti hőmérsékleten üzemképtelen, bár egyes akkumulátor-sorozatoknál a formulák beállítása biztosította a hőmérsékleti határok kitágítását;
• a Ni-MH akkumulátorok töltése során több hő szabadul fel, mint a Ni-Cd akkumulátorok töltésekor, ezért a gyorstöltés és/vagy jelentős túltöltés során a Ni-MH akkumulátorokból származó akkumulátor túlmelegedésének megelőzése érdekében hőbiztosítékokat vagy hőreléket helyeznek el. be vannak szerelve beléjük, amelyek az egyik akkumulátor falán találhatók az akkumulátor központi részében (ez az ipari akkumulátor-szerelvényekre vonatkozik);
• A Ni-MH akkumulátorok fokozott önkisüléssel rendelkeznek, amelyet az elektrolitban oldott hidrogén pozitív oxid-nikkel elektródával való reakciójának elkerülhetetlensége határoz meg (de a speciális negatív elektródaötvözetek használatának köszönhetően lehetséges volt elérni az önkisülési arány csökkentését a Ni-Cd akkumulátorok értékéhez közeli értékekre);
• az akkumulátor egyik Ni-MH akkumulátorának töltésénél a túlmelegedés veszélye, valamint az akkumulátor lemerülése esetén a kisebb kapacitású akkumulátor megfordítása az akkumulátor paramétereinek hosszan tartó ciklus miatti eltérésével nő, így 10-nél több akkumulátorból való akkumulátorok létrehozását nem minden gyártó javasolja;
• a Ni-MH akkumulátorban 0 V alatti kisütéskor fellépő negatív elektróda kapacitásvesztése visszafordíthatatlan, ami szigorúbb követelményeket támaszt az akkumulátorban lévő akkumulátorok kiválasztásával és a kisülési folyamat szabályozásával szemben, mint az akkumulátor esetén. Ni-Cd akkumulátorok használatával általában 1 V/ac kisfeszültségű kisfeszültségű akkumulátorok esetén, és 1,1 V/ac feszültségig 7-10 akkumulátoros akkumulátor esetén.

Amint azt korábban említettük, a Ni-MH akkumulátorok leromlását elsősorban a negatív elektróda szorpciós kapacitásának csökkenése határozza meg a ciklus során. A töltés-kisülési ciklusban az ötvözet kristályrácsának térfogata megváltozik, ami repedések kialakulásához, majd az elektrolittal való reakció során korrózióhoz vezet. A korróziós termékek képződése az oxigén és a hidrogén abszorpciójával történik, aminek következtében az elektrolit teljes mennyisége csökken, és az akkumulátor belső ellenállása nő. Meg kell jegyezni, hogy a Ni-MH akkumulátorok jellemzői jelentősen függenek a negatív elektróda ötvözetétől és az ötvözet feldolgozási technológiájától, hogy javítsák összetételének és szerkezetének stabilitását. Ez arra kényszeríti az akkumulátorgyártókat, hogy körültekintően válasszanak ötvözetbeszállítókat, az akkumulátor-fogyasztókat pedig arra, hogy körültekintően válasszanak gyártót.

A powerinfo.ru, "Chip and Dip" oldalak anyagai alapján

A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok kutatása az 1970-es években kezdődött a nikkel-hidrogén akkumulátorok továbbfejlesztéseként, mivel a nikkel-hidrogén akkumulátorok súlya és térfogata nem elégítette ki a gyártókat (az akkumulátorok hidrogéntartalma alacsonyabb volt magas nyomású, amihez erős és nehéz acéltok kellett). A hidrogén fémhidridek formájában történő felhasználása lehetővé tette az akkumulátorok tömegének és térfogatának csökkentését, valamint csökkent a túlmelegedés során bekövetkező akkumulátorrobbanás veszélye is.

Az 1980-as évek óta a NiMH-akkumulátorok gyártási technológiája nagymértékben fejlődött, és különböző területeken megkezdődött a kereskedelmi felhasználás. A NiNH akkumulátorok sikerét a megnövekedett kapacitás (akár 40%-kal a NiCd-hez képest), az újrahasznosítható anyagok használata ("környezetbarát") és a nagyon hosszú élettartam, amely gyakran meghaladja a NiCd akkumulátorokét.

A NiMH akkumulátorok előnyei és hátrányai

Előnyök

・ Nagyobb kapacitás - 40% vagy több, mint a hagyományos NiCd akkumulátoroké
・ sokkal kevésbé kifejezett "memória" hatás a nikkel-kadmium akkumulátorokhoz képest - az akkumulátor karbantartási ciklusa 2-3-szor ritkábban hajtható végre
・ egyszerű szállítási lehetőség - légitársaságok szállítása minden előfeltétel nélkül
・ környezetbarát – újrahasznosítható

Hibák

・ korlátozott akkumulátor-élettartam – általában körülbelül 500-700 teljes töltési/kisütési ciklus (bár az üzemmódtól és belső eszköz jelentős eltérések lehetnek).
・ memóriaeffektus - A NiMH akkumulátorok rendszeres képzést igényelnek (teljes kisütési/töltési ciklus)
・ Viszonylag rövid akkumulátor-élettartam - általában nem több, mint 3 év, ha lemerült állapotban tárolják, ami után a fő jellemzők elvesznek. Hűvös körülmények között történő tárolás 40-60%-os részleges feltöltéssel lelassítja az akkumulátorok öregedési folyamatát.
· Magas akkumulátor-önkisülés
・ Korlátozott teljesítmény - A megengedett terhelések túllépése esetén az akkumulátor élettartama csökken.
・ Speciális, fokozatos töltési algoritmusú töltőre van szükség, mivel a töltés során nagy mennyiségű hő keletkezik, és a proho NiMH akkumulátorok ellenállnak a túltöltésnek.
・ Rossz tolerancia a magas hőmérséklettel szemben (25-30 Celsius felett)

NiMH akkumulátorok és akkumulátorok kialakítása

A modern nikkel-fém-hidrid akkumulátorok belső kialakítása hasonló a nikkel-kadmium akkumulátorokéhoz. A pozitív nikkel-oxid elektróda, az alkáli elektrolit és a tervezett hidrogénnyomás mindkét akkumulátorrendszerben azonos. Csak a negatív elektródák különböznek egymástól: a nikkel-kadmium akkumulátorok kadmium elektródával, a nikkel-fémhidrid akkumulátorok hidrogénelnyelő fémek ötvözetén alapuló elektródával rendelkeznek.

A modern nikkel-fém-hidrid akkumulátorok AB2 és AB5 típusú hidrogénelnyelő ötvözet összetételt használnak. Más AB vagy A2B típusú ötvözetek nem használatosak széles körben. Mit jelentenek a titokzatos A és B betűk az ötvözet összetételében? - Az A szimbólum alatt egy fém (vagy fémek keveréke) rejtőzik, amelynek hidridjei képződése során hő szabadul fel. Ennek megfelelően a B szimbólum olyan fémet jelöl, amely endotermikusan reagál a hidrogénnel.

Az AB5 típusú negatív elektródákhoz a lantán csoporthoz tartozó ritkaföldfém elemek (A komponens) és nikkel más fémek szennyeződéseivel (kobalt, alumínium, mangán) - B komponens keverékét használják. Az AB2 típusú elektródákhoz titán és nikkel cirkónium, vanádium, vas, mangán, króm szennyeződésekkel.

Az AB5 típusú elektródákkal ellátott nikkel-fém-hidrid akkumulátorok gyakoribbak miatt legjobb teljesítmény ciklusképesség, annak ellenére, hogy az AB2 típusú elektródákkal ellátott akkumulátorok olcsóbbak, nagyobb kapacitásúak és jobb teljesítményűek.

A kerékpározás során a negatív elektróda térfogata a kezdeti térfogat 15-25%-áig ingadozik a hidrogén abszorpciója/kibocsátása miatt. A térfogat-ingadozások következtében az elektróda anyagában nagyszámú mikrorepedések keletkeznek. Ez a jelenség megmagyarázza, hogy egy új nikkel-fém-hidrid akkumulátor miért igényel több „oktató” töltési/kisütési ciklust, hogy az akkumulátor teljesítményét és kapacitását a névleges értékre állítsák. Emellett mikrorepedések is kialakulnak negatív oldala- megnő az elektróda felülete, amely az elektrolit fogyasztásával korrózión megy keresztül, ami az elem belső ellenállásának fokozatos növekedéséhez és a kapacitás csökkenéséhez vezet. A korróziós folyamatok sebességének csökkentése érdekében ajánlatos a nikkel-fémhidrid akkumulátorokat feltöltött állapotban tárolni.

A negatív elektróda többletkapacitással rendelkezik a pozitívhoz képest mind a túltöltés, mind a túltöltés tekintetében, hogy biztosítsa a hidrogénfejlődés elfogadható szintjét. Az ötvözet korróziója miatt a negatív elektróda újratöltési képessége fokozatosan csökken. Amint a töltési többletkapacitás kimerül, a töltés végén a negatív elektródán nagy mennyiségű hidrogén szabadul fel, ami a cellaszelepeken keresztül a felesleges hidrogén felszabadulásához vezet, az elektrolit felforr. távol” és az akkumulátor meghibásodása. Ezért a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok töltéséhez speciális töltőre van szükség, amely figyelembe veszi az akkumulátor sajátos viselkedését, hogy elkerülje az akkumulátorcella önmegsemmisülésének kockázatát. Az akkumulátorcsomag összeszerelésekor ügyeljen a cellák jól szellőztetésére, és ne dohányozzon a töltendő nagy kapacitású NiMH akkumulátor közelében.

Idővel a ciklikusság következtében az akkumulátor önkisülése is növekszik a szeparátor anyagában nagy pórusok megjelenése és az elektródalemezek közötti elektromos kapcsolat kialakulása miatt. Ez a probléma átmenetileg megoldható az akkumulátor többszöri mélykisütésével, majd teljes újratöltésével.

A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok töltés közben meglehetősen sok hőt termelnek, különösen a töltés végén, ami az egyik jele annak, hogy a töltést befejezni kell. Amikor több akkumulátor cellák az akkumulátorhoz akkumulátorparaméter-figyelő rendszerre (BMS) van szükség, valamint az akkumulátorcellák egy része között termikusan megszakított, vezetőképes összekötő áthidalókra. Az is kívánatos, hogy az akkumulátorokat forrasztás helyett ponthegesztő jumperekkel kösse be az akkumulátorba.

A nikkel-fém-hidrid akkumulátorok alacsony hőmérsékleten történő kisülését korlátozza az a tény, hogy ez a reakció endoterm, és a negatív elektródán víz képződik, amely hígítja az elektrolitot, ami az elektrolit megfagyásának nagy valószínűségét okozza. Ezért minél alacsonyabb a környezeti hőmérséklet, annál kisebb a kimeneti teljesítmény és az akkumulátor kapacitása. Éppen ellenkezőleg, at emelkedett hőmérséklet a kisütési folyamat során a nikkel-fémhidrid akkumulátor kisütési kapacitása maximális lesz.

A tervezés és a működési elvek ismerete lehetővé teszi, hogy jobban megértse a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok működését. Remélem, az ebben a cikkben összegyűjtött információk meghosszabbítják az akkumulátor élettartamát, és elkerülik a nikkel-fém-hidrid akkumulátorok biztonságos használatára vonatkozó elvek félreértéséből adódó esetleges veszélyes következményeket.

A NiMH akkumulátorok kisütési jellemzői különböző esetekben
kisülési áramok 20 °C környezeti hőmérsékleten

kép a www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781 webhelyről

Duracell nikkel fémhidrid akkumulátor

A kép a www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm webhelyről származik

P.P.S.
A bipoláris akkumulátorok létrehozásának ígéretes irányának vázlata

bipoláris ólom-savas akkumulátorokból vett diagram

összehasonlító táblázat paramétereket különféle típusok akkumulátorok

	NiCd	NiMH	ólom-sav	Li-ion	Li-ion polimer	Újrafelhasználható Lúgos
Energiasűrűség (W*h/kg)	45-80	60-120	30-50	110-160	100-130	80 (kezdeti)
Belső ellenállás (beleértve belső áramkörök), mOhm	100-200 6V-on	200-300 6V-on	<100 12V-on	150-250 7,2V-on	200-300 7,2V-on	200-2000 6V-on
Töltési/kisütési ciklusok száma (ha a kezdeti kapacitás 80%-ára csökken)	1500	300-500	200-300	500-1000	300-500	50 (legfeljebb 50%)
Gyors töltési idő	1 óra jellemző	2-4 óra	8-16 óra	2-4 óra	2-4 óra	2-3 óra
Túltöltési ellenállás	átlagos	alacsony	magas	nagyon alacsony	alacsony	átlagos
Önkisülés / hónap (szobahőmérsékleten)	20%	30%	5%	10%	~10%	0.3%
Cellafeszültség (névleges)	1,25V	1,25V	2B	3,6V	3,6V	1,5V
Terhelési áram - csúcs - optimális	20°C 1C	5C 0,5 C és alatta	5C 0,2 C	>2C 1C és alatta	>2C 1C és alatta	0,5 C 0,2 C és az alatt
Üzemi hőmérséklet (csak kisütésnél)	-40-től 60°C	-20-ig 60°C	-20-ig 60°C	-20-ig 60°C	0-tól 60°C	0-tól 65°C
Szolgáltatási követelmények	30-60 nap múlva	60-90 nap után	3-6 hónap után	Nem szükséges	Nem szükséges	Nem szükséges
Normál ár (US$, csak összehasonlítás céljából)	$50 (7,2 V)	$60 (7,2 V)	$25 (6V)	$100 (7,2 V)	$100 (7,2 V)	$5 (9V)
Ciklusonkénti ár (US$)	$0.04	$0.12	$0.10	$0.14	$0.29	$0.10-0.50
Kereskedelmi használat megkezdése	1950	1990	1970	1991	1999	1992

táblázatból vett

A huszadik század második felében néhány a legjobb újratölthető kémiai források Az áramot nikkel-kadmium technológiával gyártott újratölthető akkumulátorok alkották. Megbízhatóságuk és igénytelenségük miatt ma is széles körben használják különféle területeken.

Karbantartás

Mi az a nikkel-kadmium akkumulátor

A nikkel-kadmium akkumulátorok galvanikus újratölthető áramforrások, amelyeket Waldmar Jungner talált fel 1899-ben Svédországban. 1932-ig gyakorlati felhasználásuk nagyon korlátozott volt a felhasznált fémek magas költsége miatt az ólom-savas akkumulátorokhoz képest.

Gyártási technológiájuk fejlesztése jelentős teljesítményjavulást eredményezett, és 1947-ben lehetővé tette egy zárt, karbantartást nem igénylő, kiváló paraméterekkel rendelkező akkumulátor létrehozását.

A Ni-Cd akkumulátor működési elve és eszköze

Ezek az akkumulátorok elektromos energiát termelnek a kadmium (Cd) és a nikkel-oxid-hidroxid (NiOOH) és a víz reverzibilis kölcsönhatása következtében, melynek eredményeként nikkel-hidroxid Ni (OH) 2 és kadmium-hidroxid Cd (OH) 2 képződik. , ami egy elektromotoros erő megjelenését okozza.

Ni-Cd akkumulátorok kaphatók lezárt burkolatok, amelyek nikkelt és kadmiumot tartalmazó semleges szeparátorral elválasztott elektródákat tartalmaznak, amelyek zselészerű lúgos elektrolit (általában kálium-hidroxid, KOH) oldatában vannak.

A pozitív elektróda egy vezető anyaggal kevert nikkel-oxid-hidroxid pasztával bevont acélháló vagy fólia.

A negatív elektróda egy acélháló (fólia) préselt porózus kadmiummal.

egy nikkel kadmium elem körülbelül 1,2 V feszültség leadására képes, ezért az akkumulátorok feszültségének és teljesítményének növelése érdekében kialakításukban sok párhuzamosan kapcsolt elektródát használnak, amelyeket szeparátorok választanak el.

Műszaki adatok és mik azok a Ni-Cd akkumulátorok

A Ni-Cd akkumulátorok a következő jellemzőkkel rendelkeznek:

• az egyik elem kisülési feszültsége körülbelül 0,9-1 volt;
• az elem névleges feszültsége 1,2 V, a 12 V és 24 V feszültség eléréséhez több elem soros kapcsolása történik;
• teljes töltési feszültség - 1,5-1,8 volt;
• üzemi hőmérséklet: -50 és +40 fok között;
• a töltési-kisütési ciklusok száma: 100-1000 (a legmodernebb akkumulátorokban - 2000-ig), az alkalmazott technológiától függően;
• önkisülési szint: 8-30% az első hónapban teljes töltés után;
• fajlagos energiaintenzitás - akár 65 W*h/kg;
• élettartama körülbelül 10 év.

A Ni-Cd akkumulátorokat különféle esetekben szabványos méretben és nem szabványos változatban gyártják, beleértve a korong alakú, hermetikusakat is.

Hol használják a nikkel-kadmium akkumulátorokat?

Ezeket az akkumulátorokat olyan eszközökben használják, amelyek fogyasztanak nagy áramerősség, és a következő esetekben nagy terhelést tapasztalnak működés közben:

• trolibuszokon és villamosokon;
• elektromos autókon;
• tengeri és folyami szállításról;
• helikoptereken és repülőgépeken;
• elektromos szerszámokban (csavarhúzók, fúrók, elektromos csavarhúzók és mások);
• elektromos borotvák;
• haditechnikában;
• hordozható rádióállomások;
• rádióvezérlésű játékokban;
• búvárfények.

Jelenleg szigorítás miatt Környezeti Előírások a legtöbb népszerű méretű akkumulátor (és mások) nikkel-fém-hidrid és lítium-ion technológiával készül. Ugyanakkor még mindig sok különböző méretű, néhány éve megjelent Ni Cd akkumulátor üzemel.

A Ni-Cd cellák élettartama hosszú, esetenként meghaladja a 10 évet, ezért a fent felsoroltakon kívül számos elektronikai eszközben is megtalálható ez a típusú akkumulátor.

A Ni-Cd akkumulátor előnyei és hátrányai

Az ilyen típusú akkumulátor a következő pozitív tulajdonságokkal rendelkezik:

• hosszú élettartam és a töltési-kisütési ciklusok száma;
• hosszú élettartam és tárolás;
• gyors töltés lehetősége;
• képes ellenállni a nehéz terheléseknek és az alacsony hőmérsékletnek;
• a teljesítmény fenntartása a leginkább kedvezőtlen körülmények művelet;
• alacsony költségű;
• képes ezeket az akkumulátorokat lemerült állapotban legfeljebb 5 évig tárolni;
• átlagos ellenállás a túltöltéssel szemben.

Ugyanakkor a nikkel-kadmium tápegységeknek számos hátránya van:

• memóriaeffektus jelenléte, amely az akkumulátor töltése során a kapacitás elvesztésében nyilvánul meg, anélkül, hogy megvárná a teljes lemerülést;
• a megelőző munka (több töltési-kisütési ciklus) szükségessége a teljes kapacitás eléréséhez;
• az akkumulátor teljes helyreállítása hosszú távú tárolás után három-négy teljes töltési-kisütési ciklust igényel;
• nagy önkisülés (körülbelül 10% a tárolás első hónapjában), ami az akkumulátor szinte teljes lemerüléséhez vezet egy év tárolásig;
• alacsony energiasűrűség más akkumulátorokhoz képest;
• a kadmium magas toxicitása, ami miatt számos országban, köztük az EU-ban is betiltották, az ilyen akkumulátorok speciális berendezésekkel történő ártalmatlanításának szükségessége;
• nagyobb súlyú, mint a modern akkumulátorok.

A különbség a Ni-Cd és a Li-Ion vagy Ni-Mh források között

Az aktív komponenseket, köztük nikkelt és kadmiumot tartalmazó akkumulátorok számos eltérést mutatnak a modernebb lítium-ion és nikkel-fém-hidrid áramforrásoktól:

• A Ni-Cd elemek a változatokkal ellentétben memóriahatásúak, kisebb fajlagos kapacitásúak azonos méretekkel;
• A NiCd források szerényebbek, nagyon alacsony hőmérsékleten is működőképesek, sokszor jobban ellenállnak a túltöltésnek és az erős kisülésnek;
• A Li-Ion és Ni-Mh akkumulátorok drágábbak, félnek a túltöltéstől és az erős kisütéstől, viszont kisebb az önkisülésük;
• élettartam és tárolás Li-ion akkumulátorok(2-3 év) többszöröse, mint a Ni Cd termékeké (8-10 év);
• a nikkel-kadmium források gyorsan elveszítik kapacitásukat, ha puffer módban használják (például UPS-ben). Bár ezután mélykisüléssel és töltéssel teljesen helyreállíthatók, jobb, ha nem használunk Ni Cd termékeket olyan készülékekben, ahol folyamatosan töltik őket;
• a Ni-Cd és Ni-Mh akkumulátorok azonos töltési módja lehetővé teszi ugyanazon töltők használatát, de figyelembe kell venni azt a tényt, hogy a nikkel-kadmium akkumulátorok kifejezettebb memóriaeffektussal rendelkeznek.

A meglévő különbségek alapján nem lehet egyértelmű következtetést levonni arról, hogy melyik akkumulátor jobb, mivel minden elemnek vannak erősségei és gyengeségei.

Működési szabályok

Működés közben számos változás következik be a Ni Cd tápegységekben, amelyek a teljesítmény fokozatos romlásához és végső soron a teljesítmény csökkenéséhez vezetnek:

• az elektródák hasznos területe és súlya csökken;
• megváltozik az elektrolit összetétele és térfogata;
• a szeparátor és a szerves szennyeződések lebomlanak;
• víz és oxigén elvesztése;
• áramszivárgások vannak összefüggésben a kadmium-dendritek növekedésével a lemezeken.

Az akkumulátor működése és tárolása közbeni károsodásának minimalizálása érdekében el kell kerülni az akkumulátort érő káros hatásokat, amelyek a következő tényezőkhöz kapcsolódnak:

• a nem teljesen feltöltött akkumulátor töltése kapacitásának visszafordítható elvesztéséhez vezet, mivel a kristályképződés következtében a hatóanyag teljes területe csökken;
• rendszeres erős túltöltés, amely túlmelegedéshez, fokozott gázképződéshez, vízveszteséghez vezet az elektrolitban, és tönkreteszi az elektródákat (különösen az anódot) és a szeparátort;
• alultöltés, ami az akkumulátor idő előtti lemerüléséhez vezet;
• A nagyon alacsony hőmérsékleten történő hosszú távú működés az elektrolit összetételének és térfogatának megváltozásához vezet, az akkumulátor belső ellenállása nő, teljesítménye romlik, különösen a kapacitás csökken.

A nagy áramerősséggel történő gyors töltés és a kadmium-katód súlyos leromlása következtében az akkumulátor belsejében lévő erős nyomásnövekedés következtében felesleges hidrogén szabadulhat fel az akkumulátorba, ami a nyomás hirtelen növekedéséhez vezet, ami deformálhatja a házat. megsérti az összeszerelési sűrűséget, növeli a belső ellenállást és csökkenti az üzemi feszültséget.

Vésznyomáscsökkentő szeleppel felszerelt akkumulátorokban a deformáció veszélye megelőzhető, de visszafordíthatatlan változások kémiai összetétel az akkumulátorokat nem lehet elkerülni.

A Ni Cd akkumulátorok töltését a kapacitásuk 10%-os (például 100 mA 1000 kapacitású) áramerősségével kell végezni (ha gyorstöltésre van szüksége speciális akkumulátorokban - akár 100% árammal 1 óra alatt) mAh) 14-16 órán keresztül. Kisütésük legjobb módja az akkumulátor kapacitásának 20%-ának megfelelő áram.

Hogyan lehet helyreállítani a Ni Cd akkumulátort

A nikkel-kadmium tápegységek kapacitásvesztés esetén szinte teljesen helyreállíthatók egy teljes kisütéssel (legfeljebb 1 volt/cellán), majd normál üzemmódban. Ez az akkumulátoroktatás többször megismételhető a kapacitásuk legteljesebb helyreállítása érdekében.

Ha az akkumulátort nem lehet kisütéssel és töltéssel visszaállítani, megpróbálhatja visszaállítani rövid áramimpulzusokkal (tízszer nagyobb kapacitás helyreállítható elem) néhány másodpercig. Ez a hatás megszünteti az akkumulátorcellák belső áramkörét, amely a dendritek növekedése miatt következik be, erős árammal kiégetve őket. Vannak speciális ipari aktivátorok, amelyek ilyen hatást hajtanak végre.

Az ilyen akkumulátorok eredeti kapacitásának teljes helyreállítása az elektrolit összetételének és tulajdonságainak visszafordíthatatlan változásai, valamint a lemezek leromlása miatt lehetetlen, de lehetővé teszi az élettartam meghosszabbítását.

Az otthoni helyreállítás módja a következő műveletek végrehajtása:

• egy legalább 1,5 négyzetmilliméter keresztmetszetű vezeték csatlakozik a helyreállított elem mínuszához egy erős akkumulátor katódjával, például egy autó akkumulátorával vagy egy UPS-ről;
• egy második vezeték biztonságosan rögzítve van az egyik akkumulátor anódjához (plusz);
• 3-4 másodpercig a második vezeték szabad vége gyorsan megérinti a szabad pozitív kivezetést (másodpercenként 2-3 érintéssel). Ebben az esetben meg kell akadályozni a vezetékek hegesztését a csomópontnál;
• voltmérő ellenőrzi a feszültséget a helyreállított forrásnál, ha hiányzik, újabb helyreállítási ciklust hajt végre;
• amikor elektromotoros erő jelenik meg az akkumulátoron, az feltöltődik;

Ezenkívül megpróbálhatja elpusztítani az akkumulátorban lévő dendriteket 2-3 órás fagyasztással, majd éles koppintással. Fagyáskor a dendritek törékennyé válnak, és ütés hatására elpusztulnak, ami elméletileg segíthet megszabadulni tőlük.

Vannak szélsőségesebb helyreállítási módszerek is, amelyek a régi elemekhez desztillált víz hozzáadásával a tok kifúrásával járnak. De az ilyen elemek szorosságának teljes körű biztosítása a jövőben nagyon problematikus. Ezért nem érdemes spórolni, és több munkaciklus nyeresége miatt kadmiumvegyületekkel való mérgezés kockázatának kockáztatni az egészségét.

Tárolás és ártalmatlanítás

A nikkel-kadmium akkumulátorokat célszerű lemerült állapotban, alacsony hőmérsékleten, száraz helyen tárolni. Minél alacsonyabb az ilyen akkumulátorok tárolási hőmérséklete, annál kisebb az önkisülésük. A minőségi modellek akár 5 évig is tárolhatók jelentős károsodás nélkül. Műszaki adatok. Üzembe helyezésükhöz elég feltölteni őket.

Egy AA elemben található káros anyagok körülbelül 20 négyzetméter területet szennyezhetnek. A Ni Cd akkumulátorok biztonságos ártalmatlanítása érdekében újrahasznosító központokba kell vinni, ahonnan a gyárakba szállítják, ahol speciális, zárt, mérgező anyagokat felfogó szűrőkkel felszerelt kemencékben kell megsemmisíteni.

Önt is érdekelheti

Kizsákmányolás autó akkumulátor hiányos feltöltéssel nagyon negatív hatással lehet az akkumulátor teljesítményére.

Az akkumulátorok továbbra is évről évre kiszorítják a hagyományos akkumulátorokat a piacról. Ez annak köszönhető

Minden akkumulátor több típusra osztható. A mindennapi életben másképpen hívják őket, de a modern besorolást

Fényes, szemet gyönyörködtető akkumulátorok, a Forma-1-es versenyre emlékeztető, színes színek, ergonomikus formák, ez