Le batterie Ni-MH (nichel-metallo idruro) appartengono al gruppo alcalino. Sono sorgenti di corrente di tipo chimico, dove l'ossido di nichel funge da catodo e un elettrodo di idrogeno metallo idruro funge da anodo. L'alcali è un elettrolita. Sono simili alle batterie al nichel-idrogeno, ma hanno una capacità energetica superiore.

La produzione di batterie Ni-MH è iniziata a metà del XX secolo. Sono stati sviluppati tenendo conto delle carenze di obsoleto batterie al nichel cadmio. In NiNH può essere utilizzato diverse combinazioni metalli. Per la loro produzione sono state sviluppate leghe e metalli speciali che funzionano a temperatura ambiente e bassa pressione di idrogeno.

La produzione industriale è iniziata negli anni ottanta. Le leghe e i metalli per Ni-MH vengono ancora prodotti e migliorati oggi. I dispositivi moderni di questo tipo possono fornire fino a 2mila cicli di carica-scarica. Un risultato simile è ottenibile grazie all'uso di leghe di nichel con metalli delle terre rare.

Come vengono utilizzati questi dispositivi

I dispositivi al nichel-metallo idruro sono ampiamente utilizzati per alimentare vari tipi di dispositivi elettronici che funzionano offline. Di solito sono realizzati sotto forma di batterie AAA o AA. Ci sono anche altre esibizioni. Ad esempio, batterie industriali. L'ambito di utilizzo delle batterie Ni-MH è leggermente più ampio di quello delle batterie al nichel-cadmio, perché non contengono materiali tossici.

Attualmente implementato su mercato domestico Le batterie al nichel-metallo idruro sono divise in 2 gruppi per capacità: 1500-3000 mAh e 300-1000 mAh:

1. Primo utilizzato in dispositivi con un maggiore consumo energetico in breve tempo. Questi sono tutti i tipi di lettori, modelli con radiocomando, fotocamere, videocamere. In generale, dispositivi che consumano energia rapidamente.
2. Secondo utilizzato quando il consumo di energia inizia dopo un certo intervallo di tempo. Questi sono giocattoli, torce elettriche, walkie-talkie. Le batterie vengono utilizzate da dispositivi che consumano moderatamente elettricità e rimangono offline per lungo tempo.

Ricarica di dispositivi Ni-MH

La ricarica è a goccia e veloce. I produttori non raccomandano il primo, perché ci sono difficoltà con esso definizione esatta interruzione dell'alimentazione al dispositivo. Per questo motivo, potrebbe verificarsi un potente sovraccarico, che porterà al degrado della batteria. utilizzando l'opzione rapida. Coefficiente azione utile qui è leggermente superiore a quello del tipo di ricarica a goccia. La corrente è impostata - 0,5-1 C.

Come viene caricata una batteria all'idruro:

• viene determinata la presenza di una batteria;
• qualificazione del dispositivo;
• precarica;
• ricarica rapida;
• ricarica;
• supportare la ricarica.

Con la ricarica rapida, devi avere una buona memoria. Dovrebbe controllare la fine del processo secondo diversi criteri indipendenti l'uno dall'altro. Ad esempio, i dispositivi Ni-Cd hanno un sufficiente controllo delta di tensione. E NiMH ha bisogno della batteria per monitorare almeno la temperatura e il delta.

Per corretto funzionamento Ni-MH dovrebbe ricordare la "Regola delle tre R": " Non surriscaldare", "Non sovraccaricare", "Non scaricare eccessivamente".

Per evitare il sovraccarico delle batterie, vengono utilizzati i seguenti metodi di controllo:

1. Terminazione della carica in base al tasso di variazione della temperatura . Con questa tecnica, la temperatura della batteria viene costantemente monitorata durante la ricarica. Quando gli indicatori aumentano più velocemente del necessario, la carica si interrompe.
2. Il metodo per terminare l'addebito entro il suo tempo massimo .
3. Terminazione della carica per temperatura assoluta . C'è la temperatura qui batteria controllata durante la ricarica. Quando viene raggiunto il valore massimo, la ricarica rapida si interrompe.
4. Metodo di terminazione delta di tensione negativa . Prima che la carica della batteria sia completa, il ciclo dell'ossigeno aumenta la temperatura del dispositivo NiMH, provocando la caduta della tensione.
5. Tensione massima . Il metodo viene utilizzato per disattivare la carica di dispositivi con elevata resistenza interna. Quest'ultimo appare alla fine della durata della batteria a causa della mancanza di elettrolita.
6. Pressione massima . Il metodo è utilizzato per batterie prismatiche ad alta capacità. Il livello di pressione consentito in tale dispositivo dipende dalle sue dimensioni e dal design ed è compreso tra 0,05 e 0,8 MPa.

Per chiarire il tempo di ricarica di una batteria Ni-MH, tenendo conto di tutte le caratteristiche, è possibile applicare la formula: tempo di ricarica (h) \u003d capacità (mAh) / corrente del caricatore (mA). Ad esempio, c'è una batteria con una capacità di 2000 milliampere ore. La corrente di carica nella memoria è di 500 mA. La capacità è divisa per la corrente e risulta 4. Cioè, la batteria verrà caricata per 4 ore.

Regole obbligatorie che devono essere seguite per il corretto funzionamento del dispositivo al nichel-metallo idruro:

1. Queste batterie sono molto più sensibili al calore rispetto alle batterie al nichel-cadmio e non devono essere sovraccaricate. . Il sovraccarico influirà negativamente sull'uscita corrente (la capacità di trattenere ed erogare la carica accumulata).
2. Le batterie all'idruro di metallo dopo l'acquisto possono essere "addestrate" . Effettua 3-5 cicli di carica / scarica, che ti permetteranno di raggiungere il limite della capacità persa durante il trasporto e lo stoccaggio del dispositivo dopo aver lasciato il nastro trasportatore.
3. Conservare le batterie con una piccola quantità di carica , circa il 20-40% della capacità nominale.
4. Dopo aver scaricato o caricato, lasciare raffreddare il dispositivo. .
5. Se il dispositivo elettronico utilizza lo stesso gruppo di batterie in modalità di ricarica , quindi di volta in volta è necessario scaricare ciascuno di essi a una tensione di 0,98, quindi caricarli completamente. Si consiglia di eseguire questa procedura ciclica una volta ogni 7-8 cicli di ricarica della batteria.
6. Se è necessario scaricare NiMH, è necessario rispettare il valore minimo di 0,98 . Se la tensione scende al di sotto di 0,98, potrebbe interrompere la ricarica.

Recupero delle batterie Ni-MH

A causa dell '"effetto memoria", questi dispositivi a volte perdono alcune prestazioni e la maggior parte della capacità. Ciò si verifica con cicli ripetuti di scarica incompleta e successiva ricarica. Come risultato di tale lavoro, il dispositivo "ricorda" un limite di scarica inferiore, per questo motivo la sua capacità diminuisce.

Per sbarazzarsi di questo problema, è necessario eseguire costantemente allenamento e recupero. Una lampadina o un caricabatterie si scarica a 0,801 volt, quindi la batteria è completamente carica. Se la batteria non ha attraversato il processo di ripristino per molto tempo, è consigliabile eseguire 2-3 cicli di questo tipo. Si consiglia di allenarlo una volta ogni 20-30 giorni.

I produttori di batterie Ni-MH affermano che l '"effetto memoria" toglie circa il 5% della capacità. Puoi ripristinarlo con l'aiuto della formazione. Un punto importante durante il ripristino di Ni-MH è che il caricabatterie ha una funzione di scarica con controllo della tensione minima. Cosa ti serve per prevenire una forte scarica del dispositivo durante il recupero. Ciò è indispensabile quando il grado di carica iniziale non è noto ed è impossibile ipotizzare un tempo di scarica approssimativo.

Se lo stato di carica della batteria non è noto, dovrebbe essere scaricata sotto pieno controllo tensione, altrimenti tale ripristino porterà a una scarica profonda. Quando si ripristina un'intera batteria, si consiglia di caricarla prima completamente per uniformare lo stato di carica.

Se la batteria ha funzionato per diversi anni, il recupero tramite carica e scarica potrebbe essere inutile. È utile per la prevenzione durante il funzionamento del dispositivo. Durante il funzionamento di NiMH, insieme alla comparsa dell '"effetto memoria", si verificano cambiamenti nel volume e nella composizione dell'elettrolita. Vale la pena ricordare che è più ragionevole ripristinare le celle della batteria singolarmente piuttosto che l'intera batteria. Le batterie hanno una durata di conservazione da uno a cinque anni (a seconda del modello specifico).

Vantaggi e svantaggi

Un aumento significativo dei parametri energetici delle batterie al nichel-metallo idruro non è il loro unico vantaggio rispetto a quelle al cadmio. Rifiutando l'uso del cadmio, i produttori hanno iniziato a utilizzare un metallo più rispettoso dell'ambiente. È molto più facile risolvere i problemi con.

Grazie a questi vantaggi e al fatto che il metallo utilizzato nella fabbricazione è il nichel, la produzione di dispositivi Ni-MH è aumentata notevolmente rispetto alle batterie al nichel-cadmio. Sono convenienti anche perché per ridurre la tensione di scarica durante le lunghe ricariche è necessario effettuare una scarica completa (fino a 1 volt) una volta ogni 20-30 giorni.

Alcune carenze:

1. I produttori limitano le batterie Ni-MH a dieci celle , perché con l'aumentare dei cicli di carica-scarica e della vita utile, c'è il pericolo di surriscaldamento e inversione di polarità.
2. Queste batterie funzionano in un intervallo di temperatura più ristretto rispetto alle batterie al nichel-cadmio. . Già a -10 e +40°С perdono la loro efficienza.
3. Le batterie Ni-MH generano molto calore durante la ricarica , quindi hanno bisogno di fusibili o relè di temperatura.
4. Aumento del carico autonomo , la cui presenza è dovuta alla reazione dell'elettrodo di ossido di nichel con l'idrogeno dell'elettrolita.

Il degrado delle batterie Ni-MH è determinato dalla diminuzione della capacità di assorbimento dell'elettrodo negativo durante il ciclo. Nel ciclo di scarica-carica, il volume del reticolo cristallino cambia, il che contribuisce alla formazione di ruggine, crepe durante la reazione con l'elettrolita. La corrosione si verifica quando la batteria assorbe idrogeno e ossigeno. Ciò porta ad una diminuzione della quantità di elettrolita e ad un aumento della resistenza interna.

Va tenuto presente che le caratteristiche delle batterie dipendono dalla tecnologia di elaborazione della lega dell'elettrodo negativo, dalla sua struttura e composizione. Anche il metallo per le leghe è importante. Tutto ciò costringe i produttori a scegliere con molta attenzione i fornitori di leghe e i consumatori scelgono il produttore.

Le batterie al nichel-metallo idruro sono una fonte di corrente basata su una reazione chimica. Marcato Ni-MH. Strutturalmente, sono un analogo delle batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd) precedentemente sviluppate e, in termini di reazioni chimiche che si verificano, sono simili alle batterie al nichel-idrogeno. Appartengono alla categoria delle fonti alimentari alcaline.

Digressione storica

La necessità di alimentatori ricaricabili esiste da molto tempo. Per tipi diversi serviva la tecnologia modelli compatti con una maggiore capacità di immagazzinamento della carica. Grazie al programma spaziale è stato sviluppato un metodo per immagazzinare l'idrogeno nelle batterie. Questi furono i primi campioni di nichel-idrogeno.

Considerando il design, spiccano gli elementi principali:

1. elettrodo(idrogeno idruro metallico);
2. catodo(ossido di nichel);
3. elettrolita(idrossido di potassio).

I materiali utilizzati in precedenza per la fabbricazione di elettrodi erano instabili. Ma costanti esperimenti e studi hanno portato al fatto che è stata ottenuta la composizione ottimale. Al momento, il lantanio e l'idrite di nichel (La-Ni-CO) vengono utilizzati per la fabbricazione di elettrodi. Ma vari produttori si utilizzano anche altre leghe, dove il nichel o parte di esso viene sostituito da alluminio, cobalto, manganese, che stabilizzano e attivano la lega.

Reazioni chimiche di passaggio

Durante la carica e la scarica all'interno delle batterie, reazioni chimiche associato all'assorbimento di idrogeno. Le reazioni possono essere scritte nella seguente forma.

• Durante la carica: Ni(OH)2+M→NiOOH+MH.
• Durante la scarica: NiOOH+MH→Ni(OH)2+M.

Al catodo avvengono le seguenti reazioni con rilascio di elettroni liberi:

• Durante la carica: Ni(OH)2+OH→NiOOH+H2O+e.
• Durante la scarica: NiOOH+ H2O+e →Ni(OH)2+OH.

Sull'anodo:

• Durante la carica: M+ H2O+e → MH+OH.
• Durante la scarica: MH+OH →M+. H2O+e.

Disegno della batteria

La produzione principale di batterie al nichel-metallo idruro è prodotta in due forme: prismatica e cilindrica.

Elementi cilindrici Ni-MH

Il disegno include:

• corpo cilindrico;
• involucro protettivo;
• valvola;
• tappo della valvola;
• anodo;
• collettore anodico;
• catodo;
• anello dielettrico;
• separatore;
• materiale isolante.

L'anodo e il catodo sono separati da un separatore. Questo disegno arrotolato e riposto nella custodia della batteria. La sigillatura avviene con un coperchio e una guarnizione. Il coperchio è fornito valvola di sicurezza. È progettato in modo tale che quando la pressione all'interno della batteria sale a 4 MPa, quando viene attivato, rilascia composti volatili in eccesso formatisi durante le reazioni chimiche.

Molti sono stati incontrati con fonti alimentari umide o ricoperte. Questo è il risultato della valvola durante la ricarica. Le caratteristiche cambiano e la loro ulteriore operazione è impossibile. In sua assenza, le batterie si gonfiano semplicemente e perdono completamente le loro prestazioni.

Elementi prismatici Ni-MH

Il design include i seguenti elementi:

Il design prismatico presuppone il posizionamento alternato di anodi e catodi con la loro separazione da un separatore. Assemblati in questo modo in un blocco, vengono inseriti nella custodia. Il corpo è realizzato in plastica o metallo. Il coperchio sigilla la struttura. Per la sicurezza e il controllo dello stato della batteria, sul coperchio sono posizionati un sensore di pressione e una valvola.

L'alcali è usato come elettrolita - una miscela di idrossido di potassio (KOH) e idrossido di litio (LiOH).

Per gli elementi Ni-MH, il polipropilene o la poliammide non tessuta funge da isolante. Lo spessore del materiale è di 120–250 µm.

Per la produzione di anodi, i produttori utilizzano cermet. Ma recentemente sono stati utilizzati polimeri di feltro e schiuma per ridurre i costi.

Varie tecnologie sono utilizzate nella produzione di catodi:

Caratteristiche

Voltaggio. Quando è inattivo, il circuito interno della batteria è aperto. Ed è piuttosto difficile da misurare. Le difficoltà sono causate dall'equilibrio dei potenziali sugli elettrodi. Ma dopo una carica completa dopo un giorno, la tensione sull'elemento è di 1,3–1,35 V.

La tensione di scarica con una corrente non superiore a 0,2 A e una temperatura ambiente di 25 °C è di 1,2–1,25 V. Il valore minimo è 1V.

Capacità energetica, W∙h/kg:

• teorico – 300;
• specifico – 60–72.

L'autoscarica dipende dalla temperatura di stoccaggio. Lo stoccaggio a temperatura ambiente provoca una perdita di capacità fino al 30% entro il primo mese. Quindi il tasso rallenta al 7% in 30 giorni.

Altre opzioni:

• Forza motrice elettrica (EMF) - 1,25 V.
• Densità energetica - 150 Wh/dm3.
• Temperatura di esercizio - da -60 a +55°C.
• Durata dell'operazione - fino a 500 cicli.

Carica e controllo corretti

I caricabatterie vengono utilizzati per immagazzinare energia. Compito principale modelli economiciè un'alimentazione a tensione stabilizzata. Per ricaricare le batterie al nichel-metallo idruro è necessaria una tensione dell'ordine di 1,4-1,6V. In questo caso, la forza attuale dovrebbe essere 0,1 della capacità della batteria.

Ad esempio, se la capacità dichiarata è di 1200 mAh, la corrente di carica dovrebbe essere selezionata di conseguenza vicino o uguale a 120 mA (0,12 A).

Viene applicata la ricarica rapida e accelerata. Il processo di ricarica rapida è di 1 ora. Il processo accelerato richiede fino a 5 ore. Un processo così intenso è controllato modificando la tensione e la temperatura.

Processi ricarica normale continua fino alle 16:00 Per ridurre la durata del tempo di ricarica, i caricabatterie moderni vengono generalmente prodotti in tre fasi. Il primo stadio è una ricarica rapida con una corrente pari alla capacità nominale della batteria o superiore. Il secondo stadio: una corrente di 0,1 capacità. Il terzo stadio è con una corrente di 0,05–0,02 della capacità.

Il processo di ricarica deve essere monitorato. Il sovraccarico è dannoso per la salute della batteria. Un'elevata formazione di gas provoca l'attivazione della valvola di sicurezza e la fuoriuscita dell'elettrolito.

Il controllo viene effettuato secondo le seguenti modalità:

Vantaggi e svantaggi inerenti alle celle Ni-MH

Batterie ultima generazione non soffrire di una malattia come "l'effetto memoria". Ma dopo una conservazione a lungo termine (più di 10 giorni), deve ancora essere completamente scaricato prima di iniziare la ricarica. La probabilità di un effetto memoria deriva dall'inazione.

Maggiore capacità di accumulo di energia

La compatibilità ambientale è fornita da materiali moderni. Il passaggio a loro ha notevolmente facilitato lo smaltimento degli elementi usati.

Per quanto riguarda le carenze, ce ne sono anche molte:

• elevata dissipazione del calore;
• l'intervallo di temperatura di funzionamento è ridotto (da -10 a + 40 ° C), sebbene i produttori rivendichino altri indicatori;
• piccolo intervallo di corrente operativa;
• alta autoscarica;
• il mancato rispetto della polarità disabilita la batteria;
• conservare per un breve periodo.

Selezione per capacità e funzionamento

Prima di acquistare batterie Ni-MH, dovresti decidere la loro capacità. Le alte prestazioni non sono una soluzione al problema della mancanza di energia. Maggiore è la capacità dell'elemento, maggiore è l'autoscarica.

Le celle cilindriche all'idruro metallico di nichel sono disponibili in un gran numero di dimensioni, contrassegnate con AA o AAA. Popolarmente soprannominato come dito - aaa e mignolo - aa. Puoi acquistarli in tutti i negozi di elettronica e nei negozi che vendono elettronica.

Come dimostra la pratica, le batterie con una capacità di 1200-3000 mAh, con una dimensione di aaa, vengono utilizzate in lettori, fotocamere e altro dispositivi elettronici ad alto consumo elettrico.

Le batterie con una capacità di 300-1000 mAh, le solite dimensioni aa vengono utilizzate su dispositivi a basso consumo energetico o non immediatamente (walkie-talkie, torcia, navigatore).

Le batterie all'idruro di metallo precedentemente ampiamente utilizzate sono state utilizzate in tutti i dispositivi portatili. I singoli elementi sono stati installati in una scatola progettata dal produttore per facilitare l'installazione. Di solito avevano la marcatura EN. Potevano essere acquistati solo da rappresentanti ufficiali produttore.

Questo articolo sulle batterie al nichel-metallo idruro (Ni-MH) è stato a lungo un classico su Internet russo. Consiglio di dare un'occhiata...

Le batterie al nichel-metallo idruro (Ni-MH) sono analoghe nel design alle batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd) e nei processi elettrochimici alle batterie al nichel-idrogeno. L'energia specifica di una batteria Ni-MH è significativamente superiore all'energia specifica delle batterie Ni-Cd e idrogeno (Ni-H2)

VIDEO: batterie all'idruro di nichel metallico (NiMH)

Caratteristiche comparative delle batterie

Opzioni	Ni-cad	Ni-H2	NiMH
Tensione nominale, V	1.2	1.2	1.2
Energia specifica: Wh/kg | Wh/l	20-40 60-120	40-55 60-80	50-80 100-270
Vita utile: anni | cicli	1-5 500-1000	2-7 2000-3000	1-5 500-2000
Autoscarica, %	20-30 (per 28 giorni)	20-30 (per 1 giorno)	20-40 (per 28 giorni)
Temperatura di lavoro, °С	-50 — +60	-20 — +30	-40 — +60

*** Un'ampia diffusione di alcuni parametri nella tabella è causata dal diverso scopo (progettazione) delle batterie. Inoltre, la tabella non tiene conto dei dati sulle batterie moderne con bassa autoscarica.

Storia della batteria Ni-MH

Lo sviluppo delle batterie al nichel-metallo idruro (Ni-MH) è iniziato negli anni 50-70 del secolo scorso. Di conseguenza, è stato creato nuovo modo stoccaggio di idrogeno in batterie al nichel-idrogeno, utilizzate nei veicoli spaziali. Nel nuovo elemento, l'idrogeno si è accumulato nelle leghe di alcuni metalli. Le leghe che assorbono 1.000 volte il proprio volume di idrogeno sono state scoperte negli anni '60. Queste leghe sono composte da due o più metalli, uno dei quali assorbe l'idrogeno e l'altro è un catalizzatore che favorisce la diffusione degli atomi di idrogeno nel reticolo metallico. Il numero di possibili combinazioni di metalli utilizzati è praticamente illimitato, il che consente di ottimizzare le proprietà della lega. Per creare batterie Ni-MH, era necessario creare leghe in grado di funzionare a bassa pressione di idrogeno ea temperatura ambiente. Attualmente, i lavori per la creazione di nuove leghe e tecnologie per la loro lavorazione continuano in tutto il mondo. Le leghe di nichel con metalli del gruppo delle terre rare possono fornire fino a 2000 cicli di carica-scarica della batteria con una diminuzione della capacità dell'elettrodo negativo non superiore al 30%. La prima batteria Ni-MH, che utilizzava la lega LaNi5 come principale materiale attivo dell'elettrodo di idruro metallico, fu brevettata da Bill nel 1975. Nei primi esperimenti con le leghe di idruro metallico, le batterie al nichel-idruro metallico erano instabili e la capacità della batteria richiesta poteva non essere raggiunto. Pertanto, l'uso industriale delle batterie Ni-MH è iniziato solo a metà degli anni '80 dopo la creazione della lega La-Ni-Co, che consente l'assorbimento elettrochimicamente reversibile dell'idrogeno per più di 100 cicli. Da allora, il design delle batterie Ni-MH è stato continuamente migliorato nella direzione di aumentare la loro densità energetica. La sostituzione dell'elettrodo negativo ha permesso di aumentare di 1,3-2 volte il carico di masse attive dell'elettrodo positivo, che determina la capacità della batteria. Pertanto, le batterie Ni-MH hanno caratteristiche energetiche specifiche significativamente più elevate rispetto alle batterie Ni-Cd. Il successo della distribuzione delle batterie al nichel-metallo idruro è stato assicurato dall'elevata densità energetica e dall'atossicità dei materiali utilizzati nella loro produzione.

Processi di base delle batterie Ni-MH

Le batterie Ni-MH utilizzano un elettrodo di ossido di nichel come elettrodo positivo, come una batteria al nichel-cadmio, e un elettrodo in lega di nichel-terre rare che assorbe idrogeno invece dell'elettrodo negativo al cadmio. Sull'elettrodo positivo di ossido di nichel della batteria Ni-MH, la reazione procede:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (carica) NiOOH + H 2 O + e - → Ni(OH) 2 + OH - (scarica)

All'elettrodo negativo, il metallo con idrogeno assorbito viene convertito in un idruro metallico:

M + H 2 O + e - → MH + OH- (carica) MH + OH - → M + H 2 O + e - (scarica)

La reazione complessiva in una batteria Ni-MH è scritta come segue:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (carica) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (scarica)

L'elettrolita non partecipa alla principale reazione di formazione di corrente. Dopo aver segnalato il 70-80% della capacità e durante la ricarica, l'ossigeno inizia a essere rilasciato sull'elettrodo di ossido-nichel,

2OH- → 1/2O 2 + H2O + 2e - (ricarica)

che viene ripristinato all'elettrodo negativo:

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

Le ultime due reazioni forniscono un ciclo chiuso dell'ossigeno. Quando l'ossigeno viene ridotto, viene fornito anche un ulteriore aumento della capacità dell'elettrodo di idruro metallico dovuto alla formazione del gruppo OH.

Costruzione degli elettrodi della batteria Ni-MH

Elettrodo di idrogeno in metallo

Il materiale principale che determina le prestazioni di una batteria Ni-MH è una lega che assorbe idrogeno che può assorbire fino a 1.000 volte il proprio volume di idrogeno. Le leghe più utilizzate sono LaNi5, in cui parte del nichel è sostituito da manganese, cobalto e alluminio per aumentare la stabilità e l'attività della lega. Per ridurre i costi, alcuni produttori usano il misch metal invece del lantanio (Mm, che è una miscela di elementi delle terre rare, il loro rapporto nella miscela è vicino al rapporto nei minerali naturali), che, oltre al lantanio, include anche il cerio , praseodimio e neodimio. Durante il ciclo di carica-scarica, si verifica un'espansione e una contrazione del 15-25% del reticolo cristallino delle leghe che assorbono l'idrogeno a causa dell'assorbimento e del desorbimento dell'idrogeno. Tali cambiamenti portano alla formazione di cricche nella lega a causa di un aumento della tensione interna. La formazione di crepe provoca un aumento della superficie, che viene corrosa quando interagisce con un elettrolita alcalino. Per questi motivi la capacità di scarica dell'elettrodo negativo diminuisce gradualmente. in una batteria con numero limitato elettrolita, ciò dà luogo a problemi legati alla ridistribuzione dell'elettrolita. La corrosione della lega porta alla passività chimica della superficie dovuta alla formazione di ossidi e idrossidi resistenti alla corrosione, che aumentano la sovratensione della principale reazione di generazione di corrente dell'elettrodo di idruro metallico. La formazione di prodotti di corrosione avviene con il consumo di ossigeno e idrogeno dalla soluzione elettrolitica, che a sua volta provoca una diminuzione della quantità di elettrolita nella batteria e un aumento della sua resistenza interna. Per rallentare gli indesiderati processi di dispersione e corrosione delle leghe, che determinano la vita utile delle batterie Ni-MH, vengono utilizzati due metodi principali (oltre all'ottimizzazione della composizione e della modalità di produzione della lega). Il primo metodo è la microincapsulazione di particelle di lega, cioè nel ricoprire la loro superficie con un sottile strato poroso (5-10%) - in peso di nichel o rame. Il secondo metodo, che attualmente ha trovato la più ampia applicazione, consiste nel trattare la superficie delle particelle di lega in soluzioni alcaline con la formazione di pellicole protettive permeabili all'idrogeno.

Elettrodo all'ossido di nichel

Gli elettrodi di ossido-nichel nella produzione di massa sono fabbricati nelle seguenti modifiche di progettazione: lamelle, sinterizzate senza lamelle (metallo-ceramica) e pressate, compresi i pellet. Negli ultimi anni sono stati utilizzati elettrodi in feltro senza lamelle e schiuma polimerica.

Elettrodi lamellari

Gli elettrodi lamellari sono un insieme di scatole perforate interconnesse (lamelle) costituite da un sottile nastro di acciaio nichelato (spessore 0,1 mm).

Elettrodi sinterizzati (cermet).

elettrodi di questo tipo sono costituiti da una base cermet porosa (con una porosità di almeno il 70%), nei cui pori si trova la massa attiva. La base è costituita da polvere fine di nichel carbonilico che, miscelata con carbonato di ammonio o carbammide (60-65% di nichel, il resto è carica), viene pressata, laminata o spruzzata su una rete di acciaio o nichel. Quindi la griglia con la polvere viene sottoposta a trattamento termico in atmosfera riducente (solitamente in atmosfera di idrogeno) ad una temperatura di 800-960 °C, mentre il carbonato di ammonio o carbammide si decompone e volatilizza, e il nichel viene sinterizzato. I substrati così ottenuti hanno uno spessore di 1-2,3 mm, una porosità dell'80-85% e un raggio dei pori di 5-20 µm. La base viene impregnata alternativamente con una soluzione concentrata di nitrato di nichel o solfato di nichel e una soluzione alcalina riscaldata a 60-90 °C, che induce la precipitazione di ossidi e idrossidi di nichel. Attualmente viene utilizzato anche il metodo dell'impregnazione elettrochimica, in cui l'elettrodo viene sottoposto a trattamento catodico in una soluzione di nitrato di nichel. A causa della formazione di idrogeno, la soluzione nei pori della piastra viene alcalinizzata, il che porta alla deposizione di ossidi e idrossidi di nichel nei pori della piastra. Gli elettrodi a lamina sono classificati come varietà di elettrodi sinterizzati. Gli elettrodi vengono prodotti applicando su un sottile nastro di nichel perforato (0,05 mm) su entrambi i lati, mediante spruzzatura, un'emulsione alcolica di polvere di nichel carbonilico contenente leganti, sinterizzazione e ulteriore impregnazione chimica o elettrochimica con reagenti. Lo spessore dell'elettrodo è di 0,4-0,6 mm.

Elettrodi pressati

Gli elettrodi pressati vengono realizzati premendo sotto una pressione di 35-60 MPa della massa attiva su una rete o un nastro perforato in acciaio. La massa attiva è costituita da idrossido di nichel, idrossido di cobalto, grafite e un legante.

Elettrodi in feltro metallico

Gli elettrodi in feltro metallico hanno una base altamente porosa in nichel o fibre di carbonio. La porosità di queste fondazioni è del 95% o più. L'elettrodo di feltro è realizzato sulla base di polimero nichelato o feltro di grafite. Lo spessore dell'elettrodo, a seconda del suo scopo, è compreso tra 0,8 e 10 mm. La massa attiva viene introdotta nel feltro con metodi diversi, a seconda della sua densità. Può essere utilizzato al posto del feltro schiuma di nichel ottenuta mediante nichelatura di schiuma poliuretanica seguita da ricottura in ambiente riducente. Una pasta contenente idrossido di nichel e un legante viene solitamente introdotta in un mezzo altamente poroso mediante spalmatura. Successivamente, la base con la pasta viene asciugata e arrotolata. Gli elettrodi in feltro e polimero espanso sono caratterizzati da un'elevata capacità specifica e una lunga durata.

Costruzione di batterie Ni-MH

Batterie cilindriche Ni-MH

Gli elettrodi positivi e negativi, separati da un separatore, sono arrotolati sotto forma di un rotolo, che viene inserito nell'alloggiamento e chiuso con un cappuccio sigillante con guarnizione (Figura 1). Il coperchio ha una valvola di sicurezza che funziona a una pressione di 2-4 MPa in caso di guasto nel funzionamento della batteria.

Fig. 1. Il design della batteria al nichel-metallo idruro (Ni-MH): 1 corpo, 2 tappi, tappo a 3 valvole, 4 valvole, collettore a 5 elettrodi positivi, 6 anelli isolanti, 7 elettrodi negativi, 8- separatore, 9-elettrodo positivo, 10-isolante.

Batterie prismatiche Ni-MH

Nelle batterie Ni-MH prismatiche, gli elettrodi positivi e negativi sono posizionati alternativamente e tra loro è posizionato un separatore. Il blocco di elettrodi viene inserito in una custodia di metallo o plastica e chiuso con un coperchio sigillante. Una valvola o un sensore di pressione è solitamente installato sul coperchio (Figura 2).

Fig.2. Struttura della batteria Ni-MH: 1 corpo, 2 tappi, 3 valvole, 4 valvole, 5 guarnizioni isolanti, 6 isolanti, 7 elettrodi negativi, 8 separatori, 9 elettrodi positivi.

Le batterie Ni-MH utilizzano un elettrolita alcalino costituito da KOH con l'aggiunta di LiOH. Come separatore nelle batterie Ni-MH, vengono utilizzati polipropilene non tessuto e poliammide di 0,12-0,25 mm di spessore, trattati con un agente bagnante.

elettrodo positivo

Le batterie Ni-MH utilizzano elettrodi positivi di ossido di nichel, simili a quelli utilizzati nelle batterie Ni-Cd. Nelle batterie Ni-MH vengono utilizzati principalmente elettrodi in ceramica-metallo e, negli ultimi anni, elettrodi in feltro e schiuma polimerica (vedi sopra).

Elettrodo negativo

Cinque modelli di un elettrodo di idruro metallico negativo (vedi sopra) hanno trovato applicazione pratica nelle batterie Ni-MH: - lamellare, quando la polvere di una lega che assorbe idrogeno con o senza legante viene pressata in una rete di nichel; - schiuma di nichel, quando una pasta con una lega e un legante viene introdotta nei pori della base di schiuma di nichel, quindi essiccata e pressata (laminata); - foglio, quando una pasta con una lega e un legante viene applicata su un foglio di acciaio nichelato o nichelato perforato, quindi essiccato e pressato; - laminato, quando la polvere della massa attiva, costituita da una lega e da un legante, viene applicata mediante laminazione (rotolamento) su una griglia di trazione in nichel o rame; - sinterizzata, quando la polvere di lega viene pressata su una griglia di nichel e poi sinterizzata in atmosfera di idrogeno. Capacità specifiche degli elettrodi a idruro metallico disegni diversi hanno un valore vicino e sono determinati principalmente dalla capacità della lega utilizzata.

Caratteristiche delle batterie Ni-MH. Caratteristiche elettriche

Tensione a circuito aperto

Valore della tensione a circuito aperto Ur.c. I sistemi Ni-MH sono difficili da determinare con precisione a causa della dipendenza del potenziale di equilibrio dell'elettrodo di ossido di nichel dal grado di ossidazione del nichel, nonché della dipendenza del potenziale di equilibrio dell'elettrodo di idruro metallico dal grado di saturazione dell'idrogeno. 24 ore dopo che la batteria è stata caricata, la tensione a circuito aperto della batteria Ni-MH carica è compresa tra 1,30 e 1,35 V.

Tensione nominale di scarica

Ur a una corrente di scarica normalizzata Ir = 0,1-0,2C (C è la capacità nominale della batteria) a 25 ° C è 1,2-1,25 V, la normale tensione finale è 1 V. La tensione diminuisce con l'aumentare del carico (vedi figura 3)

Fig.3. Caratteristiche di scarica di una batteria Ni-MH a una temperatura di 20°C e diverse correnti di carico normalizzate: 1-0,2C; 2-1C; 3-2C; 4-3C

Capacità della batteria

Con un aumento del carico (diminuzione del tempo di scarica) e con una diminuzione della temperatura, la capacità di una batteria Ni-MH diminuisce (Figura 4). L'effetto della diminuzione della temperatura sulla capacità è particolarmente evidente a alte velocità scarico e a temperature inferiori a 0°C.

Fig.4. La dipendenza della capacità di scarica della batteria Ni-MH dalla temperatura a correnti diverse scarico: 1-0.2C; 2-1C; 3-3C

Sicurezza e durata delle batterie Ni-MH

Durante lo stoccaggio, la batteria Ni-MH si scarica automaticamente. Dopo un mese a temperatura ambiente, la perdita di capacità è del 20-30% e con ulteriore stoccaggio la perdita diminuisce al 3-7% al mese. La velocità di autoscarica aumenta con l'aumentare della temperatura (vedi Figura 5).

Fig.5. La dipendenza della capacità di scarica della batteria Ni-MH dal tempo di conservazione a diverse temperature: 1-0°С; 2-20°C; 3-40°С

Ricarica di una batteria Ni-MH

Il tempo di funzionamento (numero di cicli di scarica-carica) e la durata di una batteria Ni-MH sono in gran parte determinati dalle condizioni operative. Il tempo di funzionamento diminuisce con l'aumentare della profondità e della velocità di scarico. Il tempo di funzionamento dipende dalla velocità della carica e dal metodo di controllo del suo completamento. A seconda del tipo di batterie Ni-MH, della modalità operativa e delle condizioni operative, le batterie forniscono da 500 a 1800 cicli di scarica-carica a una profondità di scarica dell'80% e hanno una durata (in media) da 3 a 5 anni.

Fornire funzionamento affidabile Le batterie Ni-MH durante il periodo di garanzia devono seguire le raccomandazioni e le istruzioni del produttore. La massima attenzione dovrebbe essere prestata al regime di temperatura. È auspicabile evitare scariche eccessive (sotto 1V) e cortocircuiti. Si consiglia di utilizzare batterie Ni-MH per lo scopo previsto, evitare di mischiare batterie usate e inutilizzate e non saldare fili o altre parti direttamente alla batteria. Le batterie Ni-MH sono più sensibili al sovraccarico rispetto alle Ni-Cd. Il sovraccarico può portare a una fuga termica. La ricarica viene solitamente eseguita con una corrente di Iz \u003d 0,1 C per 15 ore. La carica di compensazione viene effettuata con una corrente Iz = 0,01-0,03 C per 30 ore o più. Per le batterie Ni-MH con elettrodi altamente attivi sono possibili ricariche accelerate (in 4 - 5 ore) e veloci (in 1 ora). Con tali cariche, il processo è controllato da variazioni di temperatura ΔТ e tensione ΔU e altri parametri. La ricarica rapida viene utilizzata, ad esempio, per le batterie Ni-MH che alimentano laptop, telefoni cellulari e utensili elettrici, sebbene laptop e telefoni cellulari ora utilizzino principalmente batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio. Si consiglia inoltre un metodo di carica a tre stadi: il primo stadio di una ricarica rapida (1C e superiore), una carica a una velocità di 0,1 C per 0,5-1 h per la ricarica finale e una carica a una velocità di 0,05- 0,02 C come addebito di compensazione. Le informazioni su come caricare le batterie Ni-MH sono generalmente contenute nelle istruzioni del produttore e la corrente di carica consigliata è indicata sulla custodia della batteria. La tensione di carica Uz a Iz=0,3-1C è compresa tra 1,4 e 1,5 V. A causa del rilascio di ossigeno all'elettrodo positivo, la quantità di elettricità erogata durante la carica (Qz) è maggiore della capacità di scarica (Cp). Allo stesso tempo, il ritorno sulla capacità (100 Ср/Qз) è rispettivamente del 75-80% e dell'85-90% per le batterie Ni-MH a disco e cilindriche.

Controllo di carica e scarica

Per evitare il sovraccarico delle batterie Ni-MH, è possibile utilizzare i seguenti metodi di controllo della carica con sensori appropriati installati nelle batterie o nei caricatori:

• metodo di terminazione della carica per temperatura assoluta Tmax. La temperatura della batteria viene costantemente monitorata durante il processo di ricarica e al raggiungimento del valore massimo la ricarica rapida viene interrotta;
• metodo di terminazione della carica in base al tasso di variazione della temperatura ΔT/Δt. Con questo metodo, la pendenza della curva di temperatura della batteria viene costantemente monitorata durante il processo di carica, e quando questo parametro sale al di sopra di un certo valore impostato, la carica viene interrotta;
• metodo di terminazione della carica mediante delta tensione negativa -ΔU. Al termine della carica della batteria, durante il ciclo dell'ossigeno, la sua temperatura inizia a salire, portando ad una diminuzione della tensione;
• modalità di terminazione dell'addebito in funzione del tempo massimo di addebito t;
• metodo di terminazione della carica dalla pressione massima Pmax. Comunemente utilizzato negli accumulatori prismatici grandi formati e contenitori. Il livello di pressione ammissibile in un accumulatore prismatico dipende dal suo design e si trova nell'intervallo 0,05-0,8 MPa;
• modalità di terminazione della carica mediante la massima tensione Umax. Viene utilizzato per disconnettere la carica di batterie con elevata resistenza interna, che compare a fine vita per mancanza di elettrolita o per bassa temperatura.

Quando si utilizza il metodo Tmax, la batteria potrebbe essere sovraccaricata se la temperatura ambiente scende o la batteria potrebbe non essere sufficientemente carica se la temperatura ambiente aumenta in modo significativo. Il metodo ΔT/Δt può essere utilizzato in modo molto efficace per terminare la carica a basse temperature ambiente. Ma se solo questo metodo viene utilizzato a temperature più elevate, le batterie all'interno delle batterie saranno esposte a temperature elevate indesiderate prima che possa essere raggiunto il valore ΔT/Δt per lo spegnimento. Per un certo valore di ΔT/Δt, è possibile ottenere una capacità di ingresso maggiore a una temperatura ambiente inferiore rispetto a una temperatura più elevata. All'inizio di una carica della batteria (così come alla fine di una carica), si verifica un rapido aumento della temperatura, che può portare a un arresto prematuro della carica quando si utilizza il metodo ΔT/Δt. Per eliminare questo, gli sviluppatori di caricabatterie utilizzano timer per il ritardo di risposta iniziale del sensore con il metodo ΔT / Δt. Il metodo -ΔU è efficace per la terminazione della carica a basse temperature ambiente, non a Temperature elevate. In questo senso, il metodo è simile al metodo ΔT/Δt. Al fine di garantire la cessazione della carica nei casi in cui circostanze impreviste impediscano la normale interruzione della carica, si consiglia inoltre di utilizzare un controllo temporizzatore che regoli la durata dell'operazione di carica (metodo t). Pertanto, per caricare rapidamente batterie con correnti nominali di 0,5-1C a temperature di 0-50 °C, è consigliabile applicare contemporaneamente i metodi Tmax (con una temperatura di spegnimento di 50-60 °C, a seconda del design delle batterie e batterie), -ΔU (5-15 mV per batteria), t (solitamente per ottenere il 120% della capacità nominale) e Umax (1,6-1,8 V per batteria). Invece del metodo -ΔU, è possibile utilizzare il metodo ΔT/Δt (1-2 °C/min) con un timer di ritardo iniziale (5-10 min). Per il controllo della carica vedere anche l'articolo corrispondente Dopo una ricarica rapida della batteria, i caricabatterie provvedono a commutarla in ricarica con una corrente nominale di 0,1C - 0,2C per un certo tempo. Le batterie Ni-MH non sono consigliate per la ricarica a tensione costante poiché può verificarsi un "guasto termico" delle batterie. Questo perché a fine carica si ha un aumento di corrente, proporzionale alla differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione di batteria, e la tensione di batteria a fine carica diminuisce per l'aumento di temperatura. A basse temperature, la velocità di carica dovrebbe essere ridotta. In caso contrario, l'ossigeno non avrà il tempo di ricombinarsi, il che porterà ad un aumento della pressione nell'accumulatore. Per il funzionamento in tali condizioni, si consigliano batterie Ni-MH con elettrodi altamente porosi.

Vantaggi e svantaggi delle batterie Ni-MH

Un aumento significativo dei parametri energetici specifici non è l'unico vantaggio delle batterie Ni-MH rispetto alle batterie Ni-Cd. Allontanarsi dal cadmio significa anche orientarsi verso una produzione più pulita. Anche il problema del riciclaggio delle batterie guaste è più facile da risolvere. Questi vantaggi delle batterie Ni-MH hanno determinato la crescita più rapida dei loro volumi di produzione in tutte le principali aziende di batterie al mondo rispetto alle batterie Ni-Cd.

Le batterie Ni-MH non hanno "l'effetto memoria" che hanno le batterie Ni-Cd a causa della formazione di nichelato nell'elettrodo negativo di cadmio. Tuttavia, permangono gli effetti associati al sovraccarico dell'elettrodo di ossido di nichel. La diminuzione della tensione di scarica, osservata con ricariche frequenti e lunghe allo stesso modo delle batterie Ni-Cd, può essere eliminata effettuando periodicamente più scariche fino a 1V - 0,9V. È sufficiente eseguire tali scarichi una volta al mese. Tuttavia, le batterie al nichel-metallo idruro sono inferiori alle batterie al nichel-cadmio, che sono progettate per sostituire, in alcune caratteristiche prestazionali:

• Le batterie Ni-MH funzionano efficacemente in una gamma più ristretta di correnti operative, che è associata a un limitato desorbimento di idrogeno dall'elettrodo di idruro metallico a velocità di scarica molto elevate;
• Le batterie Ni-MH hanno un intervallo di temperatura di esercizio più ristretto: la maggior parte di esse è inutilizzabile a temperature inferiori a -10 °C e superiori a +40 °C, sebbene in singole serie per le batterie, l'adeguamento delle ricette ha garantito l'allargamento dei limiti di temperatura;
• durante la carica delle batterie Ni-MH viene rilasciato più calore rispetto a quando si caricano le batterie Ni-Cd, pertanto, per evitare il surriscaldamento della batteria delle batterie Ni-MH durante la carica rapida e/o un sovraccarico significativo, fusibili termici o relè termici sono installati in essi, che si trovano sulla parete di una delle batterie nella parte centrale della batteria (questo vale per i gruppi di batterie industriali);
• Le batterie Ni-MH hanno una maggiore autoscarica, che è determinata dall'inevitabilità della reazione dell'idrogeno disciolto nell'elettrolita con un elettrodo positivo di ossido-nichel (ma, grazie all'uso di speciali leghe di elettrodi negativi, è stato possibile ottenere una diminuzione del tasso di autoscarica a valori prossimi a quelli delle batterie Ni-Cd);
• il rischio di surriscaldamento durante la ricarica di una delle batterie Ni-MH della batteria, nonché l'inversione della batteria con una capacità inferiore quando la batteria è scarica, aumenta con la mancata corrispondenza dei parametri della batteria a seguito di lunghi cicli, quindi la creazione di batterie da più di 10 batterie non è consigliata da tutti i produttori;
• la perdita di capacità dell'elettrodo negativo che si verifica in una batteria Ni-MH quando si scarica al di sotto di 0 V è irreversibile, il che pone requisiti più severi per la selezione delle batterie nella batteria e il controllo del processo di scarica rispetto al caso di utilizzando batterie Ni-Cd, di norma, si scaricano a 1 V/ca in batterie a bassa tensione e fino a 1,1 V/ca in una batteria di 7-10 batterie.

Come notato in precedenza, il degrado delle batterie Ni-MH è determinato principalmente da una diminuzione della capacità di assorbimento dell'elettrodo negativo durante il ciclo. Nel ciclo di carica-scarica, il volume del reticolo cristallino della lega cambia, il che porta alla formazione di cricche e successiva corrosione per reazione con l'elettrolita. La formazione di prodotti di corrosione avviene con l'assorbimento di ossigeno e idrogeno, con conseguente diminuzione della quantità totale di elettrolita e aumento della resistenza interna batteria. Va notato che le caratteristiche delle batterie Ni-MH dipendono in modo significativo dalla lega dell'elettrodo negativo e dalla tecnologia di lavorazione della lega per migliorare la stabilità della sua composizione e struttura. Ciò costringe i produttori di batterie a fare attenzione nella scelta dei fornitori di leghe e i consumatori di batterie a fare attenzione nella scelta di un produttore.

Basato sui materiali dei siti powerinfo.ru, "Chip and Dip"

Dall'esperienza operativa

Le celle NiMH sono ampiamente pubblicizzate come ad alta energia, fredde e prive di memoria. Avendo acquistato una fotocamera digitale Canon PowerShot A 610, l'ho naturalmente dotata di una capiente memoria per 500 scatti la migliore qualità, e per aumentare la durata delle riprese, ho acquistato da Duracell 4 celle NiMH con una capacità di 2500 mA * ora.

Confrontiamo le caratteristiche degli elementi prodotti dall'industria:

Opzioni		Ioni di litio Ioni di litio	Nichel Cadmio NiCd	Nichel- idruro metallico NiMH	Piombo acido Pb
durata del servizio, cicli di carica/scarica		1-1,5 anni	500-1000		3 00-5000
Capacità energetica, W*h/kg
Corrente di scarica, mA * capacità della batteria
Tensione di un elemento, V
Tasso di autoscarica		2-5% al ​​mese	10% per il primo giorno, 10% per ogni mese successivo	2 volte superiore NiCd	40% nell'anno
Intervallo di temperatura consentito, gradi Celsius	ricarica
	distensione		-20... +65
Intervallo di tensione consentito, V		2,5-4,3 (Coca Cola), 3,0-4,3 (grafite)			5,25-6,85 (per batterie 6V), 10,5-13,7 (per batterie 12V)

Tabella 1.

Dalla tabella vediamo che gli elementi NiMH hanno un'elevata capacità energetica, il che li rende preferibili nella scelta.

Per caricarli, un intelligente Caricabatterie DESAY Full-Power Harger fornisce la ricarica delle celle NiMH con il loro addestramento. I suoi elementi erano caricati di alta qualità, ma ... Tuttavia, alla sesta carica, ordinò una lunga vita. Elettronica bruciata.

Dopo aver sostituito il caricabatterie e diversi cicli di carica-scarica, le batterie hanno iniziato a esaurirsi nella seconda o terza decina di colpi.

Si è scoperto che, nonostante le assicurazioni, anche gli elementi NiMH hanno memoria.

E la maggior parte dei dispositivi portatili moderni che li utilizzano dispone di una protezione integrata che interrompe l'alimentazione quando viene raggiunta una certa tensione minima. Ciò impedisce che la batteria si scarichi completamente. Qui la memoria degli elementi comincia a svolgere il suo ruolo. Le celle che non sono completamente scariche non sono completamente cariche e la loro capacità diminuisce ad ogni ricarica.

I caricabatterie di alta qualità ti consentono di ricaricare senza perdere capacità. Ma non sono riuscito a trovare qualcosa di simile in vendita per elementi con una capacità di 2500 mAh. Resta da condurre periodicamente la loro formazione.

Formazione di elementi NiMH

Quanto scritto di seguito non si applica alle celle della batteria con una forte autoscarica . Possono solo essere gettati via, l'esperienza dimostra che non possono essere addestrati.

L'allenamento degli elementi NiMH consiste in diversi (1-3) cicli di scarica-carica.

La scarica viene eseguita fino a quando la tensione sulla cella della batteria scende a 1V. Si consiglia di scaricare gli elementi singolarmente. Il motivo è che la capacità di ricevere un addebito può essere diversa. E si intensifica durante la ricarica senza allenamento. Pertanto, si verifica un'operazione prematura della protezione di tensione del dispositivo (lettore, fotocamera, ...) e la successiva ricarica di un elemento non scaricato. Il risultato di ciò è una progressiva perdita di capacità.

Lo scarico deve essere effettuato in un apposito dispositivo (Fig. 3), che ne consente l'esecuzione singolarmente per ogni elemento. Se non è presente il controllo della tensione, la scarica è stata eseguita fino a una notevole diminuzione della luminosità della lampadina.

E se rilevi il tempo di combustione della lampadina, puoi determinare la capacità della batteria, calcolata dalla formula:

Capacità = Corrente di scarica x Tempo di scarica = I x t (A * ora)

Una batteria con una capacità di 2500 mAh è in grado di erogare una corrente di 0,75 A al carico per 3,3 ore, se il tempo ottenuto a seguito della scarica è inferiore, e di conseguenza la capacità residua è inferiore. E con una diminuzione della capacità, è necessario continuare ad allenare la batteria.

Ora, per scaricare le celle della batteria, utilizzo un dispositivo realizzato secondo lo schema mostrato in Fig. 3.

È fatto da un vecchio caricabatterie e si presenta così:

Solo ora ci sono 4 lampadine, come in Fig. 3. Le lampadine dovrebbero essere menzionate separatamente. Se la lampadina ha una corrente di scarica pari al nominale per questa batteria oppure uno leggermente più piccolo può essere utilizzato come carico e indicatore, altrimenti la lampadina è solo un indicatore. Quindi il resistore deve avere un valore tale che la resistenza totale di El 1-4 e il resistore R 1-4 ad esso parallelo sia dell'ordine di 1,6 ohm La sostituzione di una lampadina con un LED è inaccettabile.

Un esempio di una lampadina che può essere utilizzata come carico è una lampadina per torcia krypton da 2,4 V.

Un caso speciale.

Attenzione! I produttori non garantiscono il normale funzionamento delle batterie sotto correnti di carica il superamento della corrente di carica accelerata I carica deve essere inferiore alla capacità della batteria. Quindi per batterie con una capacità di 2500 ma * h, dovrebbe essere inferiore a 2,5 A.

Accade che le celle NiMH dopo la scarica abbiano una tensione inferiore a 1,1 V. In questo caso, è necessario applicare la tecnica descritta nell'articolo sopra nella rivista PC MIR. Un elemento o una serie di elementi è collegato a una fonte di alimentazione tramite una lampadina per auto da 21 W.

Ancora una volta, attiro la tua attenzione! Tali elementi devono essere controllati per l'autoscarica! Nella maggior parte dei casi, sono gli elementi a bassa tensione che hanno una maggiore autoscarica. Questi elementi sono più facili da eliminare.

L'addebito è preferibilmente individuale per ogni elemento.

Per due celle con una tensione di 1,2 V, la tensione di carica non deve superare i 5-6 V. Con la ricarica forzata, la luce è anche un indicatore. Riducendo la luminosità della lampadina, è possibile controllare la tensione sull'elemento NiMH. Sarà maggiore di 1,1 V. In genere, questa carica iniziale richiede da 1 a 10 minuti.

Se l'elemento NiMH, durante la carica forzata, non aumenta la tensione per diversi minuti, si riscalda, questo è un motivo per rimuoverlo dalla carica e rifiutarlo.

Consiglio di utilizzare caricabatterie solo con la possibilità di addestrare (rigenerare) elementi durante la ricarica. Se non ce ne sono, dopo 5-6 cicli operativi nell'apparecchiatura, senza attendere una completa perdita di capacità, addestrarli e scartare gli elementi con una forte autoscarica.

E non ti deluderanno.

In uno dei forum ha commentato questo articolo "scritto male ma nient'altro". Quindi, questo non è "stupido", ma semplice e accessibile a tutti coloro che hanno bisogno di aiuto in cucina. Cioè, il più semplice possibile. Avanzato può mettere un controller, collegare un computer, ......, ma questa è già un'altra storia.

Per non sembrare stupido

Esistono caricabatterie "intelligenti" per celle NiMH.

Questo caricabatterie funziona con ciascuna batteria separatamente.

Lui può:

1. lavorare individualmente con ciascuna batteria inserita diverse modalità,
2. caricare le batterie in modalità veloce e lenta,
3. display LCD individuale per ogni vano batteria,
4. caricare ogni batteria in modo indipendente,
5. caricare da una a quattro batterie di diverse capacità e dimensioni (AA o AAA),
6. proteggere la batteria dal surriscaldamento,
7. proteggere ogni batteria dal sovraccarico,
8. determinazione della fine della carica mediante caduta di tensione,
9. identificare le batterie difettose
10. pre-scaricare la batteria alla tensione residua,
11. ripristinare vecchie batterie (addestramento carica-scarica),
12. dai un'occhiata capacità della batteria,
13. visualizzazione sul display LCD: - corrente di carica, tensione, riflettono la capacità attuale.

Soprattutto, sottolineo che questo tipo di dispositivo ti consente di lavorare individualmente con ciascuna batteria.

Secondo le recensioni degli utenti, un tale caricabatterie consente di ripristinare la maggior parte delle batterie funzionanti e quelle riparabili possono essere utilizzate per l'intera durata di servizio garantita.

Purtroppo non ho utilizzato un caricabatterie del genere, poiché è semplicemente impossibile acquistarlo in provincia, ma puoi trovare molte recensioni nei forum.

L'importante è non caricare a correnti elevate, nonostante la modalità dichiarata con correnti di 0,7 - 1 A, si tratta comunque di un dispositivo di piccole dimensioni e può dissipare 2-5 watt di potenza.

Conclusione

L'eventuale recupero delle batterie NiMh è un lavoro strettamente individuale (con ogni singolo elemento). Con monitoraggio costante e rifiuto di elementi che non accettano la ricarica.

E il modo migliore per affrontare il loro recupero è con caricabatterie intelligenti che ti consentono di rifiutare individualmente e ciclo di carica-scarica con ogni cella. E poiché non esistono dispositivi di questo tipo che funzionano automaticamente con batterie di qualsiasi capacità, sono progettati per elementi con una capacità strettamente definita o devono avere correnti di carica e scarica controllate!

Principale Differenza Ni-Cd batterie e batterie Ni-Mh è una composizione. La base della batteria è la stessa: è nichel, è il catodo e gli anodi sono diversi. Per una batteria Ni-Cd, l'anodo è di metallo cadmio, per una batteria Ni-Mh, l'anodo è un elettrodo di idrogeno metallo idruro.

Ogni tipo di batteria ha i suoi pro e contro, conoscendoli sarai in grado di selezionare con maggiore precisione la batteria di cui hai bisogno.

	professionisti	Svantaggi
Ni-cad	Prezzo basso. La capacità di dare alta corrente carichi. Ampia gamma di temperature di esercizio da -50°C a +40°C. Le batterie Ni-Cd possono essere caricate anche a temperature sotto lo zero. Fino a 1000 cicli di carica-scarica, con uso corretto.	Relativamente alto livello autoscarica (circa 8-10%% nel primo mese di stoccaggio) Dopo una conservazione a lungo termine, sono necessari 3-4 cicli completi di carica-scarica per ripristinare completamente la batteria. Assicurarsi di scaricare completamente la batteria prima della ricarica, per evitare "l'effetto memoria" Maggiore peso rispetto alla batteria Ni-Mh delle stesse dimensioni e capacità.
Ni-Mh	Grande capacità specifica relativa alla batteria Ni-Cd (ovvero minor peso a parità di capacità). Praticamente nessun "effetto memoria". Buone prestazioni alle basse temperature, anche se inferiori alla batteria Ni-Cd.	Batterie più costose rispetto al Ni-Cd. Maggiore tempo di ricarica. Minore corrente di esercizio. Meno cicli di carica-scarica (fino a 500). Il livello di autoscarica è 1,5-2 volte superiore a quello del Ni-Cd.

Il vecchio caricabatterie funzionerà con la nuova batteria se cambio la batteria da Ni-Cd a Ni-Mh o viceversa?

Il principio di ricarica per entrambe le batterie è esattamente lo stesso, quindi il caricabatterie può essere utilizzato dalla batteria precedente. La regola di base per caricare queste batterie è che possono essere caricate solo dopo che sono completamente scariche. Questo requisito è una conseguenza del fatto che entrambi i tipi di batterie sono soggetti all'"effetto memoria", sebbene questo problema sia minimizzato con le batterie Ni-Mh.

Come conservare correttamente le batterie Ni-Cd e Ni-Mh?

Il posto migliore per conservare la batteria è un luogo fresco e asciutto, poiché maggiore è la temperatura di conservazione, più velocemente si scarica automaticamente la batteria. La batteria può essere conservata in qualsiasi condizione diversa da completamente scarica o completamente carica. La carica ottimale è del 40-60%%. Una volta ogni 2-3 mesi, dovrebbe essere effettuato un addebito aggiuntivo (a causa dell'autoscarica presente), scaricare e ricaricare fino al 40-60% della capacità. Lo stoccaggio fino a cinque anni è accettabile. Dopo la conservazione, la batteria deve essere scaricata, caricata e quindi utilizzata normalmente.

Posso utilizzare batterie con una capacità maggiore o minore rispetto alla batteria del kit originale?

La capacità della batteria è la quantità di tempo in cui l'utensile elettrico può funzionare a batteria. Di conseguenza, per un utensile elettrico non c'è assolutamente alcuna differenza nella capacità della batteria. La vera differenza sarà solo nel tempo di ricarica della batteria e nella durata della batteria dell'utensile elettrico. Quando si sceglie una capacità della batteria, è necessario partire dalle proprie esigenze, se è necessario lavorare più a lungo utilizzando una batteria: una scelta a favore di batterie più capienti, se le batterie complete sono completamente soddisfatte, è necessario fermarsi a batterie uguali o simili capacità.