Никель металлогидридные аккумуляторы

Никель металлогидридные аккумуляторы

NiMH аккумуляторы являются источниками тока, основанными на химических реакциях. Маркировка NiMH. Конструктивно они подобны ранее разработанным никель-кадмиевым (Ni-Cd) аккумуляторам, а по протекающим химическим реакциям — никель-металлогидридным аккумуляторам. Они относятся к категории щелочных источников питания.

ВКонтакте Facebook Twitter Google+ Контент Minecraft:

Исторический экскурс

Потребность в перезаряжаемых источниках энергии существует уже давно. Компактные модели с большей емкостью хранения заряда весьма желательны для различных типов устройств. Благодаря космической программе они разработали способ хранения водорода в батареях. Это первые образцы NiMH.

Учитывая дизайн, выделяются основные элементы:

1. Электрод (металлогидрид водорода);
2. Катод (оксид никеля);
3. Электролит (гидроксид калия).

Раньше материалы, из которых изготавливались электроды, были нестабильными. Но постоянные эксперименты и исследования привели к тому, что было получено оптимальное сочетание. В настоящее время для изготовления электродов используются гидрид лантана и гидрид никеля (La-Ni-CO). Но различные производители используют и другие сплавы, в которых никель или часть никеля заменены алюминием, кобальтом, марганцем, что стабилизирует и активирует сплав.

Умельцам будут интересны статьи об особенностях, использовании и функциях роутеров.

Проходящие химические реакции

Во время зарядки и разрядки внутри аккумулятора происходят химические реакции, связанные с поглощением водорода. Реакцию можно записать в следующем виде.

• При зарядке: Ni(OH)2+M→NiOOH+MH.
• При разряде: NiOOH+MH→Ni(OH)2+M.

На катоде происходит следующая реакция и высвобождаются свободные электроны:

• При зарядке: Ni(OH)2+OH→NiOOH+H2O+e.
• При разряде: NiOOH+H2O+e→Ni(OH)2+OH.

• При зарядке: M+ H2O+e →MH+OH.
• При разряде: MH+OH→M+ вода+э.

Конструкция аккумуляторов

Никель-металлогидридные аккумуляторы в основном выпускаются в двух формах: квадратной и цилиндрической.

Цилиндрические Ni-MH элементы

Дизайн включает в себя:

• цилиндр;
• Крышка корпуса;
• клапан;
• клапанная крышка;
• анод;
• Анодный токосъемник;
• катод;
• диэлектрическое кольцо;
• сепаратор;
• Изоляционные материалы.

Используйте сепаратор, чтобы отделить анод и катод друг от друга. Эту конструкцию сворачивают и помещают в аккумуляторный ящик. Для герметизации используйте крышку и прокладку. На крышке имеется предохранительный клапан. Он устроен так, что при повышении внутреннего давления аккумулятора до 4 МПа и срабатывании он выделяет излишки летучих соединений, образующихся в ходе химической реакции.

Многие люди сталкивались с влажными или закрытыми источниками пищи. Это результат работы клапана во время зарядки. Свойства изменились и дальнейшая эксплуатация невозможна. Без него аккумулятор раздуется и полностью потеряет свою функциональность.

Призматические Ni-MH элементы

В конструкцию входят следующие элементы:

1. кубовидный;
2. крышки одинаковой формы;
3. клапан;
4. клапанная крышка;
5. Изолирующие проставки;
6. изолятор;
7. анод;
8. катод;
9. сепаратор.

Призматическая конструкция предполагает чередование анодов и катодов, разделенных сепараторами. Итак, соберите блоки и поместите их в корпус. Корпус изготавливается из пластика или металла. Крышка герметизирует конструкцию. Для безопасности и контроля состояния аккумулятора на крышке размещены датчики давления и клапаны.

Читайте также статью: Мыть ли голову после окрашивания или нет: через сколько можно мыть и как выбрать шампунь

В качестве электролита используйте основание — смесь гидроксида калия (KOH) и гидроксида лития (LiOH).

Для NiMH компонентов изолятором служит полипропилен или нетканый полиамид. Толщина материала 120-250 микрон.

Для изготовления анодов производители используют металлокерамику. Но в последнее время для снижения затрат стали использовать войлок и вспененные полимеры.

При производстве катодов используется несколько технологий:

1. пластинчатый;
   • Ламеллярный – состав в виде порошка вводится в никелевую сетку методом прессования.
2. Покрытие из пеноникеля;
   • Никелевая пена – пастообразный состав помещен в пористую основу из пеноникеля.
3. поражение;
   • Фольга – состав наносится на фольгу из токопроводящей стали или никеля, которую затем сушат и прессуют. Фольга предварительно перфорируется.
4. прокрутка;
   • Вальцовка – используйте прокатку (прокатку) для закрепления активного состава на никелевой или медной сетке).
5. испечь.
   • Спекание. Порошок, нанесенный на никелевую сетку, спекается при высокой температуре в атмосфере водорода.

Характеристики

Напряжение. В состоянии ожидания внутренняя цепь аккумулятора разомкнута. И это довольно сложно измерить. Трудность возникает из-за балансировки потенциалов на электродах. Но после суток полной зарядки напряжение на компоненте 1,3-1,35В.

Напряжение разряда, когда ток не превышает 0,2 А и температура окружающей среды 25°C, составляет 1,2~1,25 В. Минимальное значение составляет 1 В.

Энергоемкость, Втч/кг:

Саморазряд зависит от температуры хранения. Хранение при комнатной температуре может привести к потере емкости до 30% в первый месяц. Затем это соотношение снижается до 7 в течение 30 дней.

• Электрическая движущая сила (ЭДС) – 1,25В.
• Плотность энергии – 150 Втч/дм3.
• Рабочая температура - от -60 до +55°С.
• Продолжительность работы – до 500 циклов.

Правильная зарядка и контроль

Видео: ⚡ ПРО САМОРАЗРЯД АККУМУЛЯТОРОВ НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛГИДРИДНЫХ И НИКЕЛЬ-ЦИНКОВЫХ

Зарядные устройства используются для хранения энергии. Основная задача дешевых моделей – обеспечить стабильное напряжение. Для зарядки NiMH аккумуляторов необходимо напряжение примерно 1,4-1,6В. При этом ток должен составлять 0,1 емкости аккумулятора.

например, если номинальная емкость составляет 1200 мАч, ток зарядки следует выбирать равным или близким к 120 мА (0,12 А).

Используйте быструю и ускоренную зарядку. Процесс быстрой зарядки занимает 1 час. Процесс ускорения может занять до 5 часов. Этот интенсивный процесс контролируется посредством изменения напряжения и температуры.

Обычный процесс зарядки может длиться до 16 часов. Чтобы сократить время зарядки, современные зарядные устройства обычно делят на три этапа. Первый этап — быстрая зарядка током, равным или превышающим номинальную емкость аккумулятора. Ток во второй ступени составляет 0,1 емкости. Ток в третьей ступени составляет 0,05-0,02 емкости.

Процесс зарядки необходимо контролировать. Перезарядка может отрицательно повлиять на состояние аккумулятора. Образование большого количества газа приведет к срабатыванию предохранительного клапана и утечке электролита.

Для контроля используйте следующие методы:

• По температуре, сохраненной в памяти зарядного устройства, после достижения ее значения процесс быстрой зарядки переводится на другой этап;
• по изменению температуры в единицу времени;
• по времени;
• через давление;
• Пропустить напряжение;
• через падение напряжения.

Рассчитать приблизительное время зарядки очень просто по формуле: T = 1,3 (C/I), где C — емкость аккумулятора, а I — сила тока зарядного устройства.

Достоинства и недостатки присущие Ni-MH элементам

Аккумуляторы последнего поколения не страдают «эффектом памяти». Однако после длительного хранения (более 10 дней) перед зарядкой его все равно необходимо полностью разрядить. Возможность эффектов памяти проистекает из бездействия.

Увеличенная емкость запаса энергии

Современные материалы обеспечивают экологичность. Их использование значительно облегчает утилизацию использованных компонентов.

Что касается недостатков, то их много:

• Высокая теплопроизводительность;
• Хоть производитель и заявляет другие характеристики, диапазон рабочих температур меньший (от -10°С до +40°С;
• Диапазон рабочего тока небольшой;
• Высокий саморазряд;
• Несоблюдение полярности может привести к повреждению аккумулятора;
• Кратковременное хранение.

Подбор по емкости и эксплуатация

Прежде чем покупать NiMH аккумулятор, следует определить его емкость. Высокие процентные ставки не решат проблемы дефицита энергии. Чем выше емкость компонента, тем заметнее будет саморазряд.

Цилиндрические NiMH аккумуляторы доступны в больших количествах и имеют маркировку размера AA или AAA. Часто прозвали пальчик-ааа и мизинец-аа. Их можно купить во всех магазинах бытовой техники и электроники.

практика показала, что аккумуляторы емкостью 1200-3000 мАч и типоразмера ААА чаще всего используются в электронных устройствах с высоким энергопотреблением, таких как плееры и фотоаппараты.

аккумуляторы емкостью 300–1000 мАч (обычно типоразмера АА) используются для устройств с низким энергопотреблением или без немедленного потребления (рации, фонарики, навигаторы).

Раньше металлогидридные аккумуляторы широко использовались во всех портативных устройствах. Отдельные элементы смонтированы в коробке, спроектированной производителем для удобства монтажа. Обычно они имеют маркировку EN. Их можно приобрести только у официальных представителей производителя.

Читайте также статью: Почему переменный ток опаснее постоянного

Видео: В чем отличия? Литиевый и NiMH аккумуляторы

Видео: Аккумуляторы никель-металлгидридные (NiMH)