Batérie Ni-MH (nikel-metalhydrid) patria do zásaditej skupiny. Sú to zdroje chemického prúdu, kde oxid nikelnatý funguje ako katóda a elektróda hydridu kovu a vodíka slúži ako anóda. Alkali je elektrolyt. Sú podobné nikel-vodíkovým batériám, ale prekonávajú ich energetickou kapacitou.

Výroba batérií Ni-MH sa začala v polovici dvadsiateho storočia. Boli vyvinuté s prihliadnutím na nevýhody zastaraných nikel-kadmiových batérií. V NiNH je možné použiť rôzne kombinácie kovov. Na ich výrobu boli vyvinuté špeciálne zliatiny a kovy, ktoré pracujú pri izbovej teplote a nízkom tlaku vodíka.

Priemyselná výroba začala v osemdesiatych rokoch. Zliatiny a kovy pre Ni-MH sa stále vyrábajú a zlepšujú. Moderné zariadenia tohto typu môžu poskytnúť až 2 000 cyklov nabíjania a vybíjania. Podobný výsledok je dosiahnuteľný použitím zliatin niklu s kovmi vzácnych zemín.

Ako sa tieto zariadenia používajú

Nikel-metal hydridové zariadenia sa široko používajú na napájanie rôznych typov elektroniky, ktoré pracujú v autonómnom režime. Väčšinou sa dodávajú vo forme batérií AAA alebo AA. Existujú aj ďalšie verzie. Napríklad priemyselné batérie. Rozsah použitia batérií Ni-MH je o niečo širší ako v prípade nikel-kadmiových batérií, pretože neobsahujú toxické materiály.

V súčasnej dobe sú nikel-metalhydridové batérie predávané na domácom trhu rozdelené podľa kapacity na 2 skupiny-1 500-3 000 mAh a 300-1 000 mAh:

1. Prvý používané v zariadeniach s vysokou spotrebou energie v krátkom čase. Jedná sa o všetky druhy prehrávačov, modely s rádiovým ovládaním, fotoaparáty, videokamery. Vo všeobecnosti ide o zariadenia, ktoré rýchlo spotrebúvajú energiu.
2. Druhy používa sa, keď sa spotreba energie spustí po určitom časovom intervale. Sú to hračky, svetlá, vysielačky. Batéria je napájaná zariadeniami, ktoré mierne spotrebúvajú elektrickú energiu a sú dlho offline.

Nabíjanie Ni-MH zariadení

Nabíjanie je kvapkové a rýchle. Výrobcovia neodporúčajú prvé, pretože je ťažké presne určiť ukončenie súčasného napájania zariadenia. Z tohto dôvodu môže dôjsť k silnému prebitiu, ktoré vedie k degradácii batérie. pomocou rýchlej možnosti. Účinnosť je tu o niečo vyššia ako pri kvapkovom type nabíjania. Prúd je nastavený - 0,5-1 ° C.

Ako sa hydridová batéria nabíja:

• určuje sa prítomnosť batérie;
• kvalifikácia zariadenia;
• predbežné nabitie;
• rýchle nabíjanie;
• dobíjanie;
• udržiavacie nabíjanie.

Na rýchle nabíjanie potrebujete dobrú nabíjačku. Musí kontrolovať koniec procesu podľa rôznych, nezávislých kritérií. Napríklad zariadenia Ni-Cd majú dostatočné riadenie delty napätia. A pri NiMH potrebujete batériu, ktorá vám umožní sledovať teplotu a minimálne delta.

Aby Ni-MH fungoval správne, pamätajte na „Pravidlo troch R“: „ Neprehrievajte “,„ neprebíjajte “,„ neprebíjajte “.

Aby sa zabránilo prebíjaniu batérií, používajú sa nasledujúce metódy ovládania:

1. Ukončenie nabíjania na základe rýchlosti zmeny teploty ... Pri tejto metóde je teplota batérie počas nabíjania neustále monitorovaná. Keď hodnoty stúpajú rýchlejšie, ako je potrebné, nabíjanie sa zastaví.
2. Spôsob ukončenia nabíjania v jeho maximálnom čase .
3. Ukončenie nabíjania absolútnou teplotou ... Tu sa počas procesu nabíjania monitoruje teplota batérie. Keď sa dosiahne maximálna hodnota, rýchle nabíjanie sa zastaví.
4. Metóda ukončenia záporného delta napätia ... Pred dokončením nabíjania batérie kyslíkový cyklus zvýši teplotu zariadenia NiMH, čo spôsobí pokles napätia.
5. Maximálne napätie ... Metóda sa používa na vypnutie nabíjania zariadení so zvýšeným vnútorným odporom. Ten sa objavuje na konci životnosti batérie kvôli nedostatku elektrolytu.
6. Maximálny tlak ... Metóda sa používa pre vysokokapacitné prizmatické batérie. Úroveň prípustného tlaku v takom zariadení závisí od jeho veľkosti a konštrukcie a pohybuje sa v rozmedzí 0,05-0,8 MPa.

Na objasnenie času nabíjania batérie Ni-MH, berúc do úvahy všetky charakteristiky, môžete použiť vzorec: čas nabíjania (h) = kapacita (mAh) / prúd nabíjačky (mA). Existuje napríklad batéria s kapacitou 2 000 miliampérhodín. Nabíjací prúd v nabíjačke je 500 mA. Kapacita je vydelená prúdom a dostanete 4. To znamená, že batéria sa bude nabíjať 4 hodiny.

Povinné pravidlá, ktoré je potrebné dodržiavať pre správnu funkciu zariadenia na báze niklu a hydridu:

1. Tieto batérie sú oveľa citlivejšie na teplo ako nikel-kadmiové batérie, nemožno ich preťažiť ... Preťaženie negatívne ovplyvní aktuálny výkon (schopnosť udržať a dodať nahromadený náboj).
2. Kovové hydridové batérie je možné po nákupe „precvičiť“ ... Vykonajte 3-5 nabíjacích / vybíjacích cyklov, ktoré vám umožnia dosiahnuť hranicu kapacity stratenej počas prepravy a skladovania zariadenia po opustení dopravníka.
3. Batérie musíte skladovať s malým množstvom nabitia , približne 20-40% nominálnej kapacity.
4. Po vybití alebo nabití nechajte zariadenie vychladnúť. .
5. Ak elektronické zariadenie používa rovnakú zostavu batérie v režime nabíjania Potom z času na čas musíte vybiť každý z nich na napätie 0,98 a potom ho úplne nabiť. Tento postup cyklovania sa odporúča vykonať raz za 7-8 cyklov nabíjania batérií.
6. Ak potrebujete vybiť NiMH, mali by ste dodržať minimálny indikátor 0,98 ... Ak napätie klesne pod 0,98, môže sa nabíjanie zastaviť.

Obnova batérií Ni-MH

Vzhľadom na „pamäťový efekt“ tieto zariadenia niekedy strácajú niektoré vlastnosti a väčšinu kapacity. Stáva sa to pri viacerých cykloch neúplného vybitia a následného nabitia. V dôsledku takejto práce si zariadenie „pamätá“ menší limit vybíjania, z tohto dôvodu sa jeho kapacita znižuje.

Aby ste sa zbavili tohto problému, musíte neustále cvičiť a zotavovať sa. Lampa alebo nabíjačka sa vybije na 0,801 voltu, potom je batéria úplne nabitá. Ak batéria dlho neprešla procesom obnovy, potom je vhodné vykonať 2-3 takéto cykly. Je vhodné trénovať ho raz za 20-30 dní.

Výrobcovia batérií Ni-MH tvrdia, že „pamäťový efekt“ spotrebuje asi 5% kapacity. Môžete ho obnoviť pomocou školenia. Dôležitým bodom obnovy Ni-MH je, že nabíjačka má funkciu vybíjania s reguláciou minimálneho napätia. Čo je potrebné na zabránenie silnému vybitiu zariadenia počas obnovy. Toto je nenahraditeľné, ak je počiatočný stav nabitia neznámy a nie je možné predpovedať približný čas vybitia.

Ak nie je známy stav nabitia batérie, mal by byť vybitý pod kontrolou úplného napätia, inak takéto obnovenie povedie k hlbokému vybitiu. Pri obnove celej batérie sa odporúča najskôr vykonať úplné nabitie, aby sa vyrovnal stav nabitia.

Ak batéria funguje niekoľko rokov, môže byť regenerácia nabíjania a vybíjania zbytočná. Je to užitočné pri profylaxii počas prevádzky zariadenia. Počas prevádzky NiMH spolu s výskytom „pamäťového efektu“ dochádza k zmenám objemu a zloženia elektrolytu. Stojí za to pamätať, že je múdrejšie recyklovať články batérie jednotlivo než celú batériu. Čas použiteľnosti batérií je od jedného do piatich rokov (v závislosti od konkrétneho modelu).

Výhody a nevýhody

Významné zvýšenie energetických parametrov nikel-metal hydridových batérií nie je ich jedinou výhodou oproti kadmiovým batériám. Výrobcovia, ktorí sa odklonili od používania kadmia, začali používať kov, ktorý je šetrnejší k životnému prostrediu. Riešenie problémov s je oveľa jednoduchšie.

Vďaka týmto výhodám a skutočnosti, že pri výrobe sa používa kov-nikel, sa výroba zariadení Ni-MH dramaticky zvýšila v porovnaní s nikel-kadmiovými batériami. Sú tiež vhodné, pretože aby sa znížilo vybíjacie napätie počas dlhých nabíjaní, musí sa každých 20-30 dní vykonať úplné vybitie (až 1 volt).

Trochu o nevýhodách:

1. Výrobcovia obmedzili Ni-MH batérie na desať článkov pretože s rastúcimi cyklami nabíjania a vybíjania a životnosťou hrozí nebezpečenstvo prehriatia a obrátenia polarity.
2. Tieto batérie pracujú v užšom teplotnom rozsahu ako nikel-kadmiové batérie. ... Už pri -10 a + 40 ° С strácajú svoju účinnosť.
3. Pri nabíjaní akumulátorov Ni-MH vzniká veľké množstvo tepla , preto potrebujú poistky alebo teplotné spínače.
4. Zvýšené samonabíjanie , ktorého prítomnosť je dôsledkom reakcie oxido-niklovej elektródy s vodíkom z elektrolytu.

Degradácia batérií Ni-MH je určená znížením sorpčnej kapacity zápornej elektródy počas cyklovania. V cykle vybíjania a nabíjania sa mení objem kryštálovej mriežky, čo prispieva k tvorbe hrdze a prasklín počas reakcie s elektrolytom. Korózia nastáva, keď batéria absorbuje vodík a kyslík. To vedie k zníženiu množstva elektrolytu a zvýšeniu vnútorného odporu.

Je potrebné mať na pamäti, že charakteristiky batérií závisia od technológie spracovania zliatiny negatívnych elektród, jej štruktúry a zloženia. Kov je dôležitý aj pre zliatiny. To všetko núti výrobcov vyberať si dodávateľov zliatin veľmi starostlivo a spotrebitelia si vyberajú výrobný závod.

Nikel -metal -hydridové batérie sú zdrojom prúdu založeného na chemickej reakcii. Označené Ni-MH. Štrukturálne sú analogické s predtým vyvinutými nikel-kadmiovými batériami (Ni-Cd) a z hľadiska prebiehajúcich chemických reakcií sú podobné ako nikel-vodíkové batérie. Vzťahuje sa na kategóriu alkalických napájacích zdrojov.

Historická exkurzia

Potreba nabíjateľných zdrojov energie existuje už nejaký čas. Pre rôzne typy zariadení boli veľmi potrebné kompaktné modely so zvýšenou kapacitou úložiska nábojov. Vďaka vesmírnemu programu bola vyvinutá metóda na skladovanie vodíka v akumulátoroch. Išlo o prvé vzorky niklu a vodíka.

Vzhľadom na dizajn sú zdôraznené hlavné prvky:

1. elektróda(vodík hydridu kovu);
2. katóda(oxid nikelnatý);
3. elektrolyt(hydroxid draselný).

Predtým používané materiály elektród boli nestabilné. Neustále experimenty a štúdie však viedli k získaniu optimálneho zloženia. V súčasnosti sa na výrobu elektród používa lanitan a hydrid niklu (La-Ni-CO). Ale rôzni výrobcovia používajú aj iné zliatiny, kde je nikel alebo jeho časť nahradený hliníkom, kobaltom, mangánom, ktoré zliatinu stabilizujú a aktivujú.

Podstupujúce chemické reakcie

Pri nabíjaní a vybíjaní dochádza vo vnútri batérií k chemickým reakciám spojeným s absorpciou vodíka. Reakcie je možné napísať nasledovne.

• Počas nabíjania: Ni (OH) 2 + M → NiOOH + MH.
• Počas vybíjania: NiOOH + MH → Ni (OH) 2 + M.

Nasledujúce reakcie prebiehajú na katóde s uvoľňovaním voľných elektrónov:

• Počas nabíjania: Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H2O + e.
• Počas vybíjania: NiOOH + H2O + e → Ni (OH) 2 + OH.

Na anóde:

• Počas nabíjania: M + H2O + e → MH + OH.
• Počas vybíjania: MH + OH → M +. H2O + e.

Dizajn batérie

Hlavná výroba nikel -metal -hydridových batérií sa vyrába v dvoch formách: prizmatická a valcová.

Cylindrické Ni-MH články

Dizajn obsahuje:

• valcové telo;
• kryt puzdra;
• ventil;
• uzáver ventilu;
• anóda;
• zberač anód;
• katóda;
• dielektrický prstenec;
• oddeľovač;
• izolačný materiál.

Anóda a katóda sú oddelené separátorom. Tento dizajn je zvinutý a vložený do puzdra na batériu. Utesnenie sa vykonáva pomocou krytu a tesnenia. Na kryte je poistný ventil. Je navrhnutý tak, aby keď tlak vo vnútri akumulátora stúpol na 4 MPa, pri spustení uvoľňoval prebytočné prchavé zlúčeniny vznikajúce pri chemických reakciách.

Mnoho z nich sa stretlo s mokrými alebo prevrátenými zdrojmi energie. Je to dôsledok činnosti ventilu pri prebíjaní. Charakteristiky sa menia a ich ďalšie pôsobenie je nemožné. Pri jeho absencii batérie jednoducho napučia a úplne stratia svoj výkon.

Prizmatické Ni-MH články

Dizajn obsahuje nasledujúce prvky:

Prizmatický dizajn predpokladá alternatívne umiestnenie anód a katód s ich oddelením separátorom. Takto zozbierané v bloku sú umiestnené v puzdre. Telo je vyrobené z plastu alebo kovu. Kryt utesňuje konštrukciu. Na zaistenie bezpečnosti a kontroly stavu batérie je na kryte umiestnený snímač tlaku a ventil.

Ako elektrolyt sa používa zásada - zmes hydroxidu draselného (KOH) a hydroxidu lítneho (LiOH).

V prípade článkov Ni-MH je izolátor polypropylén alebo netkaný polyamid. Hrúbka materiálu je 120 - 250 µm.

Na výrobu anód používajú výrobcovia cermety. V poslednej dobe sa však na zníženie nákladov používajú polyméry z plsti a peny.

Na výrobu katód sa používajú rôzne technológie:

technické údaje

Napätie. Keď je voľný, vnútorný obvod batérie je otvorený. A zmerať to je dosť ťažké. Ťažkosti sú spôsobené rovnováhou potenciálov na elektródach. Ale po úplnom nabití, po dni, je napätie článku 1,3-1,35V.

Výbojové napätie pri prúde nepresahujúcom 0,2 A a teplote okolia 25 ° C je 1,2–1,25V. Minimálna hodnota je 1V.

Energetická kapacita, W ∙ h / kg:

• teoretický – 300;
• špecifické – 60–72.

Samovybíjanie závisí od teploty skladovania. Skladovanie pri izbovej teplote spôsobí v prvom mesiaci stratu kapacity až o 30%. Miera sa potom spomalí na 7% za 30 dní.

Ďalšie parametre:

• Elektrická hnacia sila (EMF) - 1,25V.
• Hustota energie - 150 W ∙ h / dm3.
• Prevádzková teplota - od -60 do + 55 ° С.
• Doba prevádzky - až 500 cyklov.

Správne nabíjanie a ovládanie

Na skladovanie energie slúžia nabíjačky. Hlavnou úlohou lacných modelov je dodať stabilizované napätie. Na dobíjanie nikel-metal-hydridových batérií je potrebné napätie približne 1,4-1,6V. V tomto prípade by mala byť aktuálna sila 0,1 kapacity batérie.

Ak je napríklad deklarovaná kapacita 1 200 mAh, potom by sa mal nabíjací prúd podľa toho zvoliť približne 120 mA (0,12 A) alebo rovno.

Používa sa rýchle a zrýchlené nabíjanie. Proces rýchleho nabíjania trvá 1 hodinu. Zrýchlený proces trvá až 5 hodín. Taký intenzívny proces je riadený zmenami napätia a teploty.

Bežné nabíjanie trvá až 16 hodín. Aby sa skrátil čas nabíjania, moderné nabíjačky sa spravidla vyrábajú v troch stupňoch. Prvým stupňom je rýchle nabitie prúdom rovnajúcim sa nominálnej kapacite batérie alebo vyšším. Druhý stupeň je s prúdom 0,1 kapacity. Tretí stupeň - s prúdom 0,05–0,02 kapacity.

Proces nabíjania musí byť monitorovaný. Prebíjanie má škodlivý vplyv na stav batérií. Vysoké plyny spôsobia činnosť bezpečnostného ventilu a únik elektrolytu.

Kontrola sa vykonáva podľa nasledujúcich metód:

Výhody a nevýhody článkov Ni-MH

Batérie najnovšej generácie netrpia takou chorobou, ako je „pamäťový efekt“. Ale po dlhodobom skladovaní (viac ako 10 dní), pred spustením nabíjania, musí byť stále úplne vybitý. Pravdepodobnosť pamäťového efektu vzniká pri nečinnosti.

Zvýšená kapacita skladovania energie

Šetrnosť k životnému prostrediu zaisťujú moderné materiály. Prechod na ne výrazne uľahčil likvidáciu použitých prvkov.

Pokiaľ ide o nedostatky, existuje ich tiež veľa:

• vysoký odvod tepla;
• teplotný rozsah prevádzky je malý (od -10 do + 40 ° C), aj keď výrobcovia deklarujú ďalšie ukazovatele;
• malý rozsah prevádzkového prúdu;
• vysoké samovybíjanie;
• nedodržanie polarity ničí batériu;
• skladovať na krátku dobu.

Výber podľa kapacity a prevádzky

Pred kúpou batérií Ni-MH by ste sa mali rozhodnúť pre ich kapacitu. Vysoký výkon nie je riešením nedostatku energie. Čím vyššia je kapacita článku, tým výraznejšie je samovybíjanie.

Cylindrické články hydridu niklu a kovu sú k dispozícii vo veľkom počte vo veľkostiach označených AA alebo AAA. Ľudovo prezývané ako prst - aaa a malíčky - aa. Môžete si ich kúpiť vo všetkých obchodoch s elektronikou a elektronikou.

Ako ukazuje prax, batérie s kapacitou 1 200-3 000 mAh s veľkosťou aaa sa používajú v prehrávačoch, kamerách a iných elektronických zariadeniach s veľkou spotrebou elektrickej energie.

Batérie s kapacitou 300 - 1 000 mAh, obvyklej veľkosti aa, sa používajú v zariadeniach s malou alebo žiadnou spotrebou energie (vysielačka, baterka, navigátor).

Predtým sa rozšírené kovové hydridové batérie používali vo všetkých prenosných zariadeniach. Jednotlivé prvky boli nainštalované do škatule navrhnutej výrobcom pre jednoduchú inštaláciu. Obvykle boli označené EN. Kúpiť si ich môžete iba od oficiálnych zástupcov výrobcu.

Tento článok o nikel-metal-hydridových (Ni-MH) batériách je už dlho klasikou na ruskom internete. Odporúčam prečítať ...

Nikel-metal-hydridové (Ni-MH) batérie sú svojou konštrukciou analogické s nikel-kadmiovými (Ni-Cd) batériami a nikel-vodíkové batérie z hľadiska elektrochemických procesov. Špecifická energia batérií Ni-MH je výrazne vyššia ako špecifická energia batérií Ni-Cd a vodíka (Ni-H2)

VIDEO: Nikel -metal -hydridové (NiMH) batérie

Porovnávacie charakteristiky batérií

možnosti	Ni-Cd	Ni-H2	Ni-MH
Menovité napätie, V.	1.2	1.2	1.2
Špecifická energia: Wh / kg | Wh / L	20-40 60-120	40-55 60-80	50-80 100-270
Životnosť: roky | cyklov	1-5 500-1000	2-7 2000-3000	1-5 500-2000
Samovybíjanie,%	20-30 (na 28 dní)	20-30 (na 1 deň)	20-40 (na 28 dní)
Pracovná teplota, ° С	-50 — +60	-20 — +30	-40 — +60

*** Veľký rozptyl niektorých parametrov v tabuľke je spôsobený odlišným účelom (dizajnom) batérií. Tabuľka navyše neobsahuje údaje o moderných batériách s nízkym samovybíjaním.

História batérie Ni-MH

Vývoj nabíjateľných batérií nikel-metal hydrid (Ni-MH) sa začal v 50. a 70. rokoch minulého storočia. Výsledkom bol nový spôsob skladovania vodíka v nikel-vodíkových batériách, ktoré sa používali v kozmických lodiach. V novom prvku sa vodík akumuloval v zliatinách určitých kovov. Zliatiny, ktoré absorbujú 1000 -násobok svojho vlastného objemu vodíka, sa našli v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Tieto zliatiny sa skladajú z dvoch alebo viacerých kovov, z ktorých jeden absorbuje vodík a druhý je katalyzátorom, ktorý podporuje difúziu atómov vodíka do kovovej mriežky. Počet možných kombinácií použitých kovov je prakticky neobmedzený, čo umožňuje optimalizáciu vlastností zliatiny. Na výrobu batérií Ni-MH bolo potrebné vytvoriť zliatiny, ktoré sú účinné pri nízkom tlaku vodíka a pri izbovej teplote. V súčasnej dobe práce na vytváraní nových zliatin a technológií na ich spracovanie pokračujú po celom svete. Zliatiny niklu s kovmi vzácnych zemín môžu poskytnúť až 2 000 cyklov nabíjania a vybíjania batérie so znížením kapacity zápornej elektródy o nie viac ako 30%. Prvú batériu Ni-MH, ktorá používala LaNi5 ako hlavný aktívny materiál kovovej hydridovej elektródy, patentoval Bill v roku 1975. V raných experimentoch so zliatinami kovových hydridov boli nikel-metal hydridové batérie nestabilné a požadovaná kapacita batérie mohla nie je možné dosiahnuť. Priemyselné využitie batérií Ni-MH sa preto začalo až v polovici 80. rokov po vytvorení zliatiny La-Ni-Co, ktorá umožňuje elektrochemicky reverzibilnú absorpciu vodíka viac ako 100 cyklov. Od tej doby sa dizajn nabíjateľných batérií Ni-MH neustále zlepšoval, aby sa zvýšila ich hustota energie. Výmena zápornej elektródy umožnila zvýšiť plnenie aktívnych hmôt kladnej elektródy 1,3 až 2-krát, čo určuje kapacitu batérie. Akumulátory Ni-MH majú preto v porovnaní s akumulátormi Ni-Cd oveľa vyššie špecifické energetické vlastnosti. Úspech distribúcie nikel-metalhydridových batérií bol zaistený vysokou energetickou hustotou a netoxickosťou materiálov použitých pri ich výrobe.

Základné procesy Ni-MH batérií

V batériách Ni-MH sa ako pozitívna elektróda používa elektróda z oxidu nikelnatého, ako v nikel-kadmiovej batérii, a namiesto negatívnej kadmiovej elektródy sa používa elektróda zo zliatiny vzácnych zemín, ktorá absorbuje vodík. Na pozitívnej oxido-niklovej elektróde batérie Ni-MH reakcia prebieha:

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

Na zápornej elektróde sa kov s absorbovaným vodíkom premení na hydrid kovu:

M + H20 + e - → MH + OH- (náboj) MH + OH - → M + H20 + e - (výboj)

Všeobecná reakcia v batérii Ni-MH je napísaná takto:

Ni (OH) 2 + M → NiOOH + MH (nabíjanie) NiOOH + MH → Ni (OH) 2 + M (nabíjanie)

Elektrolyt sa nezúčastňuje na hlavnej prúdotvornej reakcii. Po nahlásení 70-80% kapacity a pri prebíjaní sa na elektróde oxidu nikelnatého začne vyvíjať kyslík,

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

ktorý sa obnoví na zápornej elektróde:

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

Posledné dve reakcie poskytujú uzavretý kyslíkový cyklus. Keď je kyslík redukovaný, dôjde k ďalšiemu zvýšeniu kapacity kovovej hydridovej elektródy v dôsledku tvorby OH - skupiny.

Návrh elektród Ni-MH batérií

Kovová vodíková elektróda

Hlavným materiálom, ktorý určuje vlastnosti batérie Ni-MH, je zliatina absorbujúca vodík, ktorá dokáže absorbovať 1000-násobok vlastného objemu vodíka. Najrozšírenejšie sú zliatiny typu LaNi5, v ktorých je časť niklu nahradená mangánom, kobaltom a hliníkom, aby sa zvýšila stabilita a aktivita zliatiny. Na zníženie nákladov niektoré výrobné spoločnosti používajú namiesto lantánu kov Mish-metal (Mm, ktorý je zmesou prvkov vzácnych zemín, ich pomer v zmesi je blízky prírodným rudám), ktorý okrem lantánu zahŕňa aj cérium, praseodym a neodym. Počas cyklu nabíjania a vybíjania sa kryštálová mriežka zliatin absorbujúcich vodík rozpína ​​a zmršťuje o 15-25% v dôsledku absorpcie a desorpcie vodíka. Takéto zmeny vedú k tvorbe trhlín v zliatine v dôsledku zvýšenia vnútorného napätia. Praskanie spôsobuje zväčšenie povrchu, ktorý pri pôsobení alkalického elektrolytu koroduje. Z týchto dôvodov sa výbojová kapacita zápornej elektródy postupne znižuje. V batérii s obmedzeným množstvom elektrolytu to spôsobuje problémy s redistribúciou elektrolytu. Korózia zliatiny vedie k chemickej pasivite povrchu v dôsledku tvorby oxidov a hydroxidov odolných voči korózii, ktoré zvyšujú prepätie hlavnej reakcie generujúcej elektródu kovu na báze hydridu. K tvorbe koróznych produktov dochádza pri spotrebe kyslíka a vodíka z roztoku elektrolytu, čo naopak spôsobuje zníženie množstva elektrolytu v batérii a zvýšenie jej vnútorného odporu. Na spomalenie nežiaducich procesov disperzie a korózie zliatin, ktoré určujú životnosť batérií Ni-MH, sa používajú dve hlavné metódy (okrem optimalizácie zloženia a spôsobu výroby zliatiny). Prvá metóda spočíva v mikroenkapsulácii častíc zliatiny, t.j. pri pokrytí ich povrchu tenkou pórovitou vrstvou (5-10%) - hmotnostne niklom alebo meďou. Druhá metóda, ktorá v súčasnosti našla najrozšírenejšie použitie, spočíva v spracovaní povrchu častíc zliatiny v alkalických roztokoch za vzniku ochranných filmov priepustných pre vodík.

Elektróda z oxidu nikelnatého

V hromadnej výrobe sa elektródy z oxidu nikelnatého vyrábajú v nasledujúcich konštrukčných úpravách: lamelárne, lamelárne sintrované (cermetové) a lisované vrátane tabliet. V posledných rokoch sa začali používať lamelárne plstené a penové elektródy.

Lamelové elektródy

Lamelové elektródy sú sadou prepojených perforovaných škatúľ (lamiel) vyrobených z tenkého (0,1 mm hrubého) poniklovaného oceľového pásu.

Sintrované (cermetové) elektródy

elektródy tohto typu pozostávajú z poréznej (s pórovitosťou najmenej 70%) cermetovej základne, v ktorej póroch sa nachádza aktívna hmota. Základ je vyrobený z jemne dispergovaného prášku karbonylniklu, ktorý sa v zmesi s uhličitanom amónnym alebo močovinou (60-65% niklu, zvyšok tvorí plnivo) lisuje, valcuje alebo nastrieka na oceľové alebo niklové pletivo. Potom sa pletivo s práškom podrobí tepelnému spracovaniu v redukčnej atmosfére (obvykle v atmosfére vodíka) pri teplote 800-960 ° C, pričom sa uhličitan alebo močovina amónny rozkladá a prchá a nikel sa speká. Takto získané bázy majú hrúbku 1 až 2,3 mm, pórovitosť 80 až 85% a polomer pórov 5 až 20 mikrónov. Báza sa striedavo impregnuje koncentrovaným roztokom dusičnanu nikelnatého alebo síranu nikelnatého a zásaditým roztokom zahriatym na 60-90 ° C, čo vyvoláva vyzrážanie oxidov a hydroxidov niklu. V súčasnej dobe sa používa aj elektrochemický spôsob impregnácie, pri ktorom je elektróda podrobená katodickej úprave v roztoku dusičnanu nikelnatého. V dôsledku tvorby vodíka sa roztok v póroch dosky alkalizuje, čo vedie k ukladaniu oxidov a hydroxidov niklu v póroch dosky. Fóliové elektródy sa považujú za rôzne sintrované elektródy. Elektródy sa vyrábajú nanášaním na tenkú (0,05 mm) dierovanú niklovú pásku na oboch stranách, metódou práškovania, alkoholovej emulzie nikelkarbonylového prášku obsahujúceho spojivá, spekaním a ďalšou chemickou alebo elektrochemickou impregnáciou činidlami. Hrúbka elektródy je 0,4-0,6 mm.

Lisované elektródy

Lisované elektródy sa vyrábajú stlačením aktívnej hmoty pod tlakom 35-60 MPa na sieťovú alebo oceľovú perforovanú pásku. Aktívna hmota pozostáva z hydroxidu nikelnatého, hydroxidu kobaltu, grafitu a spojiva.

Kovové plstené elektródy

Elektródy z kovovej plsti majú vysoko pórovitú základňu vyrobenú z niklu alebo uhlíkových vlákien. Pórovitosť týchto báz je 95% alebo viac. Plstená elektróda je vyrobená na báze poniklovaného polyméru alebo uhlíkovo-grafitovej plsti. Hrúbka elektródy, v závislosti od jej účelu, je v rozmedzí 0,8-10 mm. Aktívna hmota sa do plsti zavádza rôznymi spôsobmi v závislosti od jej hustoty. Namiesto plsti je možné použiť niklová pena získané poniklovaním polyuretánovej peny s následným žíhaním v redukčnom prostredí. Vo vysoko pórovitom médiu sa obvykle nanáša pastou obsahujúcou hydroxid nikelnatý a spojivo. Potom sa základňa s pastou vysuší a valcuje. Plstené a penové elektródy sa vyznačujú vysokou špecifickou kapacitou a dlhou životnosťou.

Dizajn batérie Ni-MH

Valcové Ni-MH batérie

Kladné a záporné elektródy, oddelené separátorom, sa zvinú vo forme zvitku, ktorý sa vloží do puzdra a uzavrie sa tesniacim uzáverom s tesnením (obrázok 1). Kryt má poistný ventil, ktorý sa v prípade poruchy batérie spustí pri tlaku 2-4 MPa.

Obr. Konštrukcia nikel-metal-hydridovej (Ni-MH) batérie: 1-puzdro, 2-kryté, 3-ventilové viečko, 4-ventilové, 5-kladný kolektor elektród, 6-izolačný krúžok, 7-rejekčná elektróda, 8-separátor, 9 - pozitívna elektróda, 10-izolátor.

Prizmatické batérie Ni-MH

V prizmatických Ni-MH batériách sú striedavo umiestnené kladné a záporné elektródy a medzi nimi je umiestnený oddeľovač. Blok elektród je vložený do kovového alebo plastového puzdra a zakrytý tesniacim krytom. Na kryt je zvyčajne nainštalovaný ventil alebo snímač tlaku (obrázok 2).

Obr. Konštrukcia batérie Ni-MH: 1-puzdro, 2-kryté, 3-ventilové viečko, 4-ventilové, 5-izolačné tesnenie, 6-izolátor, 7-negatívna elektróda, 8-separátor, 9-pozitívna elektróda.

Batérie Ni-MH používajú alkalický elektrolyt pozostávajúci z KOH s prídavkom LiOH. Ako separátor v Ni-MH batériách sa používa netkaný polypropylén a polyamid s hrúbkou 0,12-0,25 mm, ošetrené zmáčadlom.

Pozitívna elektróda

Batérie Ni-MH používajú pozitívne elektródy z oxidu nikelnatého podobné tým, ktoré sa používajú v batériách Ni-Cd. V batériách Ni-MH sa používajú hlavne sintrované elektródy a v posledných rokoch elektródy z plsti a polymérovej peny (pozri vyššie).

Negatívna elektróda

V Ni-MH batériách sa prakticky uplatnilo päť prevedení zápornej kovovej hydridovej elektródy (pozri vyššie):-lamelárne, keď je prášok zliatiny absorbujúcej vodík so spojivom alebo bez spojiva vtlačený do niklovej mriežky; - niklová pena, keď sa pasta so zliatinou a spojivom zavedie do pórov základne niklovej peny a potom sa vysuší a lisuje (valcuje); - fólia, keď sa pasta so zliatinou a spojivom nanesie na perforovanú niklovú alebo oceľovú niklovú fóliu a potom sa vysuší a lisuje; - valcované, keď sa prášok aktívnej hmoty pozostávajúci zo zliatiny a spojiva nanáša valcovaním (valcovaním) na napínaciu niklovú mriežku alebo medenú sieť; - spekané, keď je zliatinový prášok pritlačený na niklovú sieť a potom spekaný vo vodíkovej atmosfére. Špecifické kapacity kovových hydridových elektród rôznych prevedení majú podobnú hodnotu a sú určené hlavne kapacitou použitej zliatiny.

Charakteristika batérií Ni-MH. Elektrické charakteristiky

Napätie otvoreného obvodu

Hodnota napätia prázdneho obvodu Ur.ts. Je ťažké presne určiť systémy Ni-MH vzhľadom na závislosť rovnovážneho potenciálu oxido-niklovej elektródy na oxidačnom stave niklu, ako aj závislosť rovnovážneho potenciálu elektródy hydridu kovu od stupňa jeho nasýtenie vodíkom. 24 hodín po nabití batérie je napätie naprázdno nabitej Ni-MH batérie v rozmedzí 1,30-1,35V.

Menovité vybíjacie napätie

Uр pri normalizovanom vybíjacom prúde Iр = 0,1-0,2C (C je nominálna kapacita batérie) pri 25 ° C je 1,2-1,25V, obvyklé konečné napätie je 1V. Napätie klesá so zvyšujúcim sa zaťažením (pozri obrázok 3)

Obr. Charakteristiky vybíjania batérie Ni-MH pri teplote 20 ° C a rôznych menovitých záťažových prúdoch: 1-0,2 C; 2-1C; 3-2C; 4-3C

Kapacita batérie

S rastúcim zaťažením (poklesom času vybíjania) a s poklesom teploty klesá kapacita batérie Ni-MH (obrázok 4). Účinok zníženia teploty na kapacitu je obzvlášť zrejmý pri vysokých rýchlostiach vybíjania a pri teplotách pod 0 ° C.

Obr. Závislosť vybíjacej kapacity batérie Ni-MH od teploty pri rôznych vybíjacích prúdoch: 1-0,2 ° C; 2-1C; 3-3C

Bezpečnosť a životnosť batérií Ni-MH

Počas skladovania sa batéria Ni-MH samovybíja. Po mesiaci pri izbovej teplote je strata kapacity 20-30% a s ďalším skladovaním sa strata znižuje na 3-7% mesačne. Rýchlosť samovybíjania sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou (pozri obrázok 5).

Obr. Závislosť vybíjacej kapacity batérie Ni-MH od doby skladovania pri rôznych teplotách: 1-0 ° C; 2-20 ° C; 3-40 ° C

Nabíjanie batérie Ni-MH

Prevádzková doba (počet cyklov vybíjania a nabíjania) a životnosť batérie Ni-MH sú do značnej miery určené prevádzkovými podmienkami. Čas prevádzky klesá so zvyšujúcou sa hĺbkou a rýchlosťou vybíjania. Prevádzková doba závisí od rýchlosti nabíjania a spôsobu ovládania jej konca. V závislosti od typu batérií Ni-MH, prevádzkového režimu a prevádzkových podmienok poskytujú batérie 500 až 1 800 cyklov vybíjania pri hĺbke vybitia 80% a majú životnosť (v priemere) 3 až 5 rokov.

Aby bola zaistená spoľahlivá prevádzka batérie Ni-MH počas záručnej doby, je potrebné dodržiavať odporúčania a pokyny výrobcu. Najväčšia pozornosť by sa mala venovať teplotnému režimu. Odporúča sa vyhnúť sa nadmernému vybitiu (pod 1 V) a skratu. Odporúča sa používať batérie Ni-MH na určený účel, vyhýbajte sa kombinovaniu použitých a nepoužitých batérií, nepájkujte k batérii spájky ani iné časti. Batérie Ni-MH sú citlivejšie na prebíjanie ako batérie Ni-Cd. Prebíjanie môže viesť k tepelnému úniku. Nabíjanie sa zvyčajne vykonáva prúdom Ic = 0,1 ° C počas 15 hodín. Kompenzačné dobíjanie sa vykonáva s prúdom Ic = 0,01-0,03C po dobu 30 hodín alebo viac. Zrýchlené (za 4 - 5 hodín) a rýchle (za 1 hodinu) nabíjanie sú možné pre batérie Ni -MH s vysoko aktívnymi elektródami. Pri takýchto nábojoch je proces riadený zmenou teploty ΔТ a napätia ΔU a ďalších parametrov. Rýchle nabíjanie sa používa napríklad pre batérie Ni-MH, ktoré napájajú prenosné počítače, mobilné telefóny a elektrické náradie, hoci v prenosných počítačoch a mobilných telefónoch sa v súčasnosti používajú hlavne lítium-iónové a lítium-polymérové ​​batérie. Odporúča sa aj trojstupňový spôsob nabíjania: prvý stupeň rýchleho nabíjania (1 ° C a vyššie), nabíjanie rýchlosťou 0,1 ° C počas 0,5 až 1 hodiny na konečné nabitie a nabíjanie rýchlosťou 0,05- 0,02 ° C ako udržiavací náboj. Informácie o nabíjaní batérií Ni-MH sú obvykle uvedené v pokynoch výrobcu a odporúčaný nabíjací prúd je uvedený na puzdre na batérie. Nabíjacie napätie Uc pri Ic = 0,3-1C je v rozmedzí 1,4-1,5V. V dôsledku uvoľnenia kyslíka na kladnej elektróde je množstvo elektriny dodanej počas nabíjania (Qc) väčšie ako vybíjacia kapacita (Cp). V tomto prípade je návratnosť kapacity (100 Cp / Qc) 75-80%, respektíve 85-90%, v prípade diskových a valcových batérií Ni-MH.

Ovládanie nabíjania a vybíjania

Aby sa zabránilo prebíjaniu batérií Ni-MH, je možné s vhodnými snímačmi nainštalovanými v batériách alebo nabíjačkách použiť nasledujúce metódy riadenia nabíjania:

• spôsob ukončenia nabíjania absolútnou teplotou Tmax. Počas procesu nabíjania sa teplota batérie neustále monitoruje a keď sa dosiahne maximálna hodnota, rýchle nabíjanie sa preruší;
• spôsob ukončenia nabíjania rýchlosťou zmeny teploty ΔT / Δt. Pri tejto metóde je sklon teplotnej krivky batérie počas procesu nabíjania neustále monitorovaný a keď sa tento parameter zvýši nad určitú nastavenú hodnotu, nabíjanie sa preruší;
• spôsob ukončenia nabíjania delta záporného napätia -ΔU. Na konci nabíjania batérie počas kyslíkového cyklu začne jeho teplota stúpať, čo vedie k poklesu napätia;
• spôsob ukončenia nabíjania v maximálnom čase nabíjania t;
• spôsob ukončenia nabíjania pri maximálnom tlaku Pmax. Obvykle sa používa v prizmatických akumulátoroch veľkej veľkosti a kapacity. Úroveň prípustného tlaku v prizmatickom akumulátore závisí od jeho konštrukcie a leží v rozmedzí 0,05-0,8 MPa;
• spôsob ukončenia nabíjania pri maximálnom napätí Umax. Slúži na vypnutie nabíjania batérií s vysokým vnútorným odporom, ktorý sa objaví na konci ich životnosti kvôli nedostatku elektrolytu alebo pri nízkych teplotách.

Pri metóde Tmax môže byť batéria prebitá, ak teplota okolia klesne, alebo batéria nemusí byť dostatočne nabitá, ak teplota okolia výrazne stúpne. Metódu ΔT / Δt je možné veľmi efektívne použiť na ukončenie nabíjania pri nízkych okolitých teplotách. Ak sa však pri vyšších teplotách používa iba táto metóda, batérie vo vnútri batérií sa pred dosiahnutím hodnoty ΔT / Δt pre vypnutie zahrievajú na nežiaduce vysoké teploty. Pre určitú hodnotu ΔT / Δt je možné dosiahnuť väčšiu vstupnú kapacitu pri nižšej teplote okolia ako pri vyššej teplote. Na začiatku nabíjania batérie (ako aj na konci nabíjania) teplota rýchlo stúpa, čo môže viesť k predčasnému odpojeniu nabíjania pri použití metódy ΔT / Δt. Aby to odstránili, vývojári nabíjačiek používajú časovače počiatočného oneskorenia odozvy senzora metódou ΔT / Δt. Metóda -ΔU je účinná na ukončenie nabíjania pri nízkych okolitých teplotách než pri zvýšených teplotách. V tomto zmysle je metóda podobná metóde ΔT / Δt. Aby sa zaistilo, že sa nabíjanie zastaví, keď nepredvídané okolnosti zabránia normálnemu prerušeniu nabíjania, odporúča sa použiť aj časový spínač, ktorý upraví trvanie nabíjania (metóda t). Na rýchle nabíjanie akumulátorov s menovitými prúdmi 0,5-1 ° C pri teplotách 0-50 ° C je preto vhodné použiť súčasne metódy Tmax (s teplotou vypnutia 50-60 ° C, v závislosti od konštrukcie batérie a batérie), -ΔU (5-15 mV na batériu), t (zvyčajne na získanie 120% nominálnej kapacity) a Umax (1,6-1,8 V na batériu). Namiesto metódy -ΔU je možné použiť metódu ΔT / Δt (1 až 2 ° C / min) s časovačom počiatočného oneskorenia (5 až 10 minút). Informácie o kontrole nabíjania nájdete v príslušnom článku. Po rýchlom nabití batérie nabíjačky zaistia ich prepnutie na dobíjanie menovitým prúdom 0,1 C - 0,2 ° C na určitý čas. Pri batériách Ni-MH sa neodporúča nabíjanie konštantným napätím, pretože môže dôjsť k „tepelnému zlyhaniu“ batérií. Je to spôsobené skutočnosťou, že na konci nabíjania dochádza k zvýšeniu prúdu, ktoré je úmerné rozdielu medzi napájacím napätím a napätím batérie, a napätie batérie na konci nabíjania klesá v dôsledku zvýšenia v teplote. Pri nízkych teplotách by sa mala rýchlosť nabíjania znížiť. V opačnom prípade kyslík nebude mať čas na rekombináciu, čo povedie k zvýšeniu tlaku v akumulátore. Na prevádzku v takýchto podmienkach sa odporúčajú batérie Ni-MH s vysoko poréznymi elektródami.

Výhody a nevýhody Ni-MH batérií

Významné zvýšenie špecifických energetických parametrov nie je jedinou výhodou batérií Ni-MH oproti batériám Ni-Cd. Odchod od kadmia znamená aj prechod k čistejšej výrobe. Jednoduchšie je tiež vyriešiť problém likvidácie batérií mimo prevádzky. Tieto výhody batérií Ni-MH predurčili rýchlejší rast objemu ich výroby vo všetkých popredných svetových batériových spoločnostiach v porovnaní s batériami Ni-Cd.

Batérie Ni-MH nemajú „pamäťový efekt“, ktorý je vlastný batériám Ni-Cd, kvôli tvorbe nikelátu v negatívnej kadmiovej elektróde. Účinky spojené s nabíjaním elektródy z oxidu nikelnatého však pretrvávajú. Pokles vybíjacieho napätia, pozorovaný pri častých a dlhých nabíjaniach, ako u batérií Ni -Cd, je možné eliminovať pravidelným vybíjaním až do 1 V - 0,9 V. Takéto vypúšťanie stačí vykonať raz za mesiac. Nikel-metalhydridové batérie sú však v niektorých prevádzkových charakteristikách nižšie ako nikel-kadmium, ktoré majú nahradiť.

• Batérie Ni-MH efektívne fungujú v užšom rozsahu prevádzkových prúdov, čo je spojené s obmedzenou desorpciou vodíka z kovovej hydridovej elektródy pri veľmi vysokých rýchlostiach vybíjania;
• Batérie Ni -MH majú užší teplotný rozsah prevádzky: väčšina z nich nefunguje pri teplotách pod -10 ° C a nad +40 ° C, aj keď v niektorých sériách batérií úprava receptúr poskytla rozšírenie teplotných limitov ;
• Pri nabíjaní batérií Ni-MH vzniká viac tepla ako pri nabíjaní batérií Ni-Cd, aby sa zabránilo prehriatiu batérie z batérií Ni-MH počas rýchleho nabíjania a / alebo výrazného prebíjania, tepelných poistiek alebo termo -sú v nich nainštalované relé, ktoré sú umiestnené na stene jednej z batérií v centrálnej časti batérie (to platí pre zostavy priemyselných batérií);
• Batérie Ni-MH majú zvýšené samovybíjanie, ktoré je determinované nevyhnutnosťou reakcie vodíka rozpusteného v elektrolyte s pozitívnou oxidovo-niklovou elektródou (ale vďaka použitiu špeciálnych zliatin negatívnej elektródy bolo je možné dosiahnuť zníženie rýchlosti samovybíjania na hodnoty blízke hodnotám pre batérie Ni-Cd);
• nebezpečenstvo prehriatia pri nabíjaní jednej z batérií Ni-MH batérie, ako aj prepólovanie batérie s nižšou kapacitou pri vybití batérie sa zvyšuje s nesúladom parametrov batérie v dôsledku dlhšieho cyklovania, , vytvorenie batérií z viac ako 10 batérií neodporúčajú všetci výrobcovia;
• strata kapacity zápornej elektródy, ku ktorej dochádza v batérii Ni-MH pri vybíjaní pod 0 V, je nevratná, čo kladie prísnejšie požiadavky na výber batérií v batérii a monitorovanie procesu vybíjania ako v prípade pomocou Ni-Cd batérií sa spravidla odporúča vybíjať na 1 V / ac v batériách nízkeho napätia a až 1,1 V / ac v batériách so 7 až 10 batériami.

Ako už bolo uvedené, degradácia batérií Ni-MH je primárne určená znížením sorpčnej kapacity zápornej elektródy počas cyklovania. V cykle nabíjania a vybíjania sa mení objem kryštálovej mriežky zliatiny, čo vedie k tvorbe trhlín a následnej korózii pri reakcii s elektrolytom. Pri absorpcii kyslíka a vodíka dochádza k tvorbe koróznych produktov, v dôsledku čoho klesá celkové množstvo elektrolytu a zvyšuje sa vnútorný odpor batérie. Je potrebné poznamenať, že vlastnosti batérií Ni-MH výrazne závisia od zliatiny negatívnych elektród a technológie spracovania zliatiny, aby sa zvýšila stabilita jej zloženia a štruktúry. To núti výrobcov batérií byť opatrní pri výbere dodávateľov zliatin a spotrebitelia batérií si vyberať výrobcu.

Na základe materiálov zo stránok pоwеrinfo.ru, „Chip and Dip“

Z prevádzkových skúseností

Články NiMH sú široko inzerované ako vysokoenergetické články, odolné voči chladu a bez pamäte. Kúpou digitálneho fotoaparátu Canon PowerShot A 610 som ho prirodzene vybavil priestrannou pamäťou na 500 vysokokvalitných fotografií a na predĺženie trvania fotografovania som kúpil 4 články NiMH s kapacitou 2 500 mAh od spoločnosti Duracell.

Porovnajme vlastnosti prvkov vyrábaných v tomto odvetví:

možnosti		Lítium ión Li-ion	Nikel kadmium NiCd	Nikel- hydrid kovu NiMH	Olovená kyselina Pb
Trvanie služby, cykly nabíjania / vybíjania		1-1,5 roka	500-1000		3 00-5000
Energetická kapacita, W * h / kg
Vybíjací prúd, mA * kapacita batérie
Napätie jedného prvku, V
Rýchlosť samovybíjania		2-5% za mesiac	10% za prvý deň, 10% za každý nasledujúci mesiac	2 krát vyššie NiCd	40% v roku
Rozsah prípustných teplôt, stupňov Celzia	nabíjanie
	detente		-20... +65
Prípustný rozsah napätia, V		2,5-4,3 (koks), 3,0-4,3 (grafit)			5,25-6,85 (pre batérie 6 B), 10,5-13,7 (pre batérie 12 V)

Stôl 1.

Z tabuľky vidíme, že články NiMH majú vysokú energetickú kapacitu, čo z nich robí preferovanú voľbu.

Na ich nabitie bola zakúpená inteligentná nabíjačka DESAY Full-Power Harger, ktorá zabezpečuje nabíjanie NiMH článkov s ich školením. Bunky boli nabité vysokou kvalitou, ale ... Na šieste nabitie však nariadilo žiť dlho. Horela elektronika.

Po výmene nabíjačky a niekoľkých cykloch nabíjania a vybíjania si batérie začali sadnúť k druhému alebo tretiemu desaťu výstrelu.

Ukázalo sa, že napriek uisteniam majú články NiMH aj pamäť.

A väčšina moderných prenosných zariadení, ktoré ich používajú, má vstavanú ochranu, ktorá vypne napájanie, keď sa dosiahne určité minimálne napätie. Zabráni sa tým úplnému vybitiu batérie. Tu začína hrať úlohu pamäť prvkov. Neúplne vybité články dostanú neúplný náboj a ich kapacita klesá s každým nabíjaním.

Kvalitné nabíjačky umožňujú nabíjanie bez straty kapacity. Ale niečo, čo som pri predaji tohto nemohol nájsť pre články s kapacitou 2500mAh. Zostáva ich pravidelne školiť.

Bunkový tréning NiMH

Všetko, čo je napísané nižšie, neplatí pre články batérie, ktoré majú silné samovybíjanie. ... Môžu byť iba vyhodení, skúsenosti ukazujú, že sa na tréning nepožičiavajú.

Tréning NiMH článkov pozostáva z niekoľkých (1-3) cyklov vybíjania - nabíjania.

Vybíjanie sa vykonáva, kým napätie na článku batérie neklesne na 1V. Odporúča sa vybiť články jednotlivo. Dôvodom je, že schopnosť prevziať zodpovednosť sa môže líšiť. A zosilnie, keď nabíjate bez tréningu. Preto dochádza k predčasnému fungovaniu napäťovej ochrany vášho zariadenia (prehrávač, kamera, ...) a k následnému nabíjaniu nenabitého článku. Výsledkom je rastúca strata kapacity.

Vybíjanie sa musí vykonávať v špeciálnom zariadení (obr. 3), ktoré umožňuje, aby sa vykonával jednotlivo pre každý prvok. Ak nie je k dispozícii žiadna kontrola napätia, vybíjanie sa vykonávalo až do znateľného zníženia jasu žiarovky.

A ak zmeráte dobu horenia žiarovky, môžete určiť kapacitu batérie, ktorá sa vypočíta podľa vzorca:

Kapacita = vybíjací prúd x čas vybíjania = I x t (A * hodina)

Batéria s kapacitou 2 500 mA za hodinu je schopná dodávať prúd 0,75 A do záťaže po dobu 3,3 hodiny, ak je čas získaný v dôsledku vybitia kratší a zvyšková kapacita je menšia. A s poklesom kapacity, ktorú potrebujete, musíte batériu ďalej trénovať.

Teraz na vybitie batériových článkov používam zariadenie vyrobené podľa schémy znázornenej na obr.

Je vyrobený zo starej nabíjačky a vyzerá takto:

Iba teraz existujú 4 žiarovky, ako na obrázku 3. O žiarovkách je potrebné povedať samostatne. Ak má lampa výbojový prúd rovnaký ako nominálny pre danú batériu alebo o niečo menší, môže byť použitý ako záťaž a indikátor, inak je lampa iba indikátorom. Potom musí mať odpor takú hodnotu, aby celkový odpor El 1-4 a paralelného odporu R 1-4 bol asi 1,6 ohmu.Výmena žiarovky za LED je neprijateľná.

Príkladom žiarovky, ktorú je možné použiť ako záťaž, je žiarovka s kryptónovou baterkou 2,4 V.

Špeciálny prípad.

Pozor! Výrobcovia nezaručujú normálnu prevádzku batérií, pričom nabíjacie prúdy presahujúce rýchlonabíjací prúd, ktorý nabíjam, by mal byť menší ako kapacita batérie. Takže pre batérie s kapacitou 2500mA * hodina by mala byť pod 2,5A.

Stáva sa, že články NiMH po vybití majú napätie menšie ako 1,1 V. V tomto prípade je potrebné použiť techniku ​​popísanú vo vyššie uvedenom článku v časopise MIR PC. Prvok alebo séria prvkov je pripojená k zdroju energie prostredníctvom 21 W automobilovej žiarovky.

Ešte raz by som chcel upriamiť vašu pozornosť! Musí sa skontrolovať samovybíjanie takýchto prvkov! Vo väčšine prípadov ide o prvky so zníženým napätím, ktoré majú zvýšené samovybíjanie. Tieto prvky je jednoduchšie vyhodiť.

Nabíjanie je lepšie individuálne pre každý prvok.

Pri dvoch článkoch s napätím 1,2 V by nabíjacie napätie nemalo prekročiť 5-6 V. Pri nútenom nabíjaní je svetlo tiež indikátorom. Keď sa jas žiarovky zníži, môžete skontrolovať napätie na článku NiMH. Bude vyššia ako 1,1 V. Toto počiatočné nabíjanie trvá zvyčajne 1 až 10 minút.

Ak článok NiMH počas núteného nabíjania niekoľko minút nezvyšuje napätie, zahrieva sa - to je dôvod na jeho vybratie z nabíjania a jeho vyradenie.

Nabíjačky odporúčam používať iba so schopnosťou trénovať (regenerovať) články. Ak také neexistujú, potom po 5-6 pracovných cykloch v zariadení, bez čakania na úplnú stratu kapacity, trénujte ich a odmietajte prvky so silným samovybíjaním.

A nesklamú vás.

Na jednom z fór komentovaných k tomuto článku "je to napísané hlúpo, ale nič iné neexistuje". Toto teda nie je„ hlúposť ", ale jednoduché a dostupné na vykonanie v kuchyni pre každého, kto potrebuje pomoc. To znamená, že je to najjednoduchšie. Pokročilý môže dať ovládač, pripojiť počítač, ......, ale to je už iná história.

Aby to nevyzeralo hlúpo

Existujú inteligentné nabíjačky pre články NiMH.

Takáto nabíjačka funguje s každou batériou zvlášť.

Vie:

1. pracovať individuálne s každou batériou v rôznych režimoch,
2. nabíjajte batérie v rýchlom a pomalom režime,
3. samostatný LCD displej pre každú priehradku na batérie,
4. nezávisle nabite každú z batérií,
5. nabíjajte jednu až štyri batérie rôznych kapacít a veľkostí (AA alebo AAA),
6. chráňte batériu pred prehriatím,
7. chrániť každú batériu pred prebitím,
8. stanovenie konca nabíjania poklesom napätia,
9. identifikovať chybné batérie,
10. vybite batériu na zvyškové napätie,
11. obnoviť staré batérie (školenie nabíjania a vybíjania),
12. skontrolujte kapacitu batérií,
13. zobrazenie na LCD: - nabíjací prúd, napätie, odráža aktuálnu kapacitu.

Čo je najdôležitejšie, zdôrazňujem, tento typ zariadenia vám umožňuje pracovať individuálne s každou batériou.

Podľa recenzií používateľov vám taká nabíjačka umožňuje obnoviť väčšinu zanedbaných batérií a opraviteľné batérie tak, aby fungovali po celú zaručenú životnosť.

Bohužiaľ som takúto nabíjačku nepoužil, pretože v provinciách je jednoducho nemožné ju kúpiť, ale vo fórach nájdete veľa recenzií.

Hlavnou vecou nie je nabíjanie pri vysokých prúdoch, napriek deklarovanému režimu s prúdmi 0,7-1A je to stále zariadenie malej veľkosti a môže rozptýliť výkon 2 až 5 wattov.

Záver

Akákoľvek obnova batérií NiMh je čisto individuálna (s každým jednotlivým prvkom). S neustálym monitorovaním a odmietaním prvkov, ktoré neakceptujú nabíjanie.

A je najlepšie ich prestavať pomocou inteligentných nabíjačiek, ktoré vám umožnia jednotlivo odmietnuť a zacykliť nabíjanie s každým článkom. A keďže takéto zariadenia automaticky nepracujú s batériami akejkoľvek kapacity, sú určené pre články s presne definovanou kapacitou alebo musia mať riadené nabíjacie a vybíjacie prúdy!

Hlavným rozdielom medzi batériami Ni-Cd a Ni-Mh je ich zloženie. Základňa batérie je rovnaká - je to nikel, je to katóda a anódy sú odlišné. V prípade batérie Ni-Cd je anódou kovové kadmium, v prípade batérie Ni-Mh je anóda elektródou z vodíkového hydridu kovu.

Každý typ batérie má svoje výhody a nevýhody, pretože ich poznáte, môžete si presnejšie vybrať potrebnú batériu.

	klady	Mínusy
Ni-Cd	Nízka cena. Schopnosť dodávať prúd s vysokým zaťažením. Široký rozsah prevádzkových teplôt od -50 ° C do + 40 ° C. Batérie Ni-Cd je dokonca možné nabíjať aj v mrazu. Pri správnom použití až 1 000 cyklov nabíjania a vybíjania.	Relatívne vysoká úroveň samovybíjania (približne 8-10 %% v prvom mesiaci skladovania) Po dlhodobom skladovaní sú na úplné obnovenie batérie potrebné 3–4 cykly úplného nabitia a vybitia. Pred nabíjaním je nevyhnutné batériu úplne vybiť, aby ste predišli „pamäťovému efektu“ Väčšia hmotnosť v porovnaní s batériou Ni-Mh rovnakej veľkosti a kapacity.
Ni-Mh	Vysoká špecifická kapacita vzhľadom na batériu Ni-Cd (t. J. Nižšia hmotnosť pri rovnakej kapacite). Prakticky neexistuje žiadny „pamäťový efekt“. Dobrý výkon pri nízkych teplotách, aj keď je nižší ako pri batérii Ni-Cd.	Drahšie batérie v porovnaní s Ni-Cd. Dlhšia doba nabíjania. Menší prevádzkový prúd. Menej cyklov nabíjania a vybíjania (až 500). Úroveň samovybíjania je 1,5-2 krát vyššia ako pri Ni-Cd.

Bude stará nabíjačka vhodná pre novú batériu, ak prejdem z Ni-Cd na Ni-Mh alebo naopak?

Princíp nabíjania oboch batérií je úplne rovnaký, takže nabíjačku je možné použiť z predchádzajúcej batérie. Základné pravidlo nabíjania týchto batérií je, že sa dajú nabíjať až po úplnom vybití. Táto požiadavka je daná skutočnosťou, že oba typy batérií podliehajú „pamäťovému efektu“, aj keď pri batériách Ni-Mh je tento problém minimalizovaný.

Ako správne skladovať batérie Ni-Cd a Ni-Mh?

Batériu je najlepšie skladovať na chladnom a suchom mieste, pretože čím vyššia je teplota skladovania, tým rýchlejšie sa batéria sama vybíja. Batériu je možné skladovať v akomkoľvek inom stave, ako je úplné vybitie alebo úplné nabitie. Optimálne nabitie je 40-60 %%. Raz za 2-3 mesiace by sa malo vykonať dodatočné nabíjanie (kvôli prítomnému samovybíjaniu), vybiť a znova nabiť až 40-60 %% kapacity. Prijateľné je skladovanie až päť rokov. Po uskladnení by ste mali batériu vybiť, nabiť a potom normálne používať.

Môžem použiť batérie s väčšou alebo menšou kapacitou ako pôvodná sada?

Kapacita batérie je doba, počas ktorej je vaše elektrické náradie napájané z batérie. Preto pre elektrické náradie neexistuje žiadny rozdiel v kapacite batérie. Skutočný rozdiel bude iba v čase nabíjania batérie a dobe prevádzky elektrického náradia pri napájaní z batérie. Pri výbere kapacity batérie by ste mali vychádzať z vašich požiadaviek, ak potrebujete pracovať dlhšie s jednou batériou - voľba je v prospech priestrannejších batérií, ak sú úplné batérie úplne uspokojivé, mali by ste zostať na batériách rovnakého alebo podobnú kapacitu.