Меню

Никель металогтдриднве аккумуляторы преимущества и недостатки



Достоинства и недостатки Ni-MH аккумуляторов

9. Достоинства и недостатки Ni-MH аккумуляторов

Значительное увеличение удельных энергетических параметров не единственное достоинство Ni-MH аккумуляторов перед Ni-Cd аккумуляторами. Отказ от кадмия означает также переход к более экологически чистым производствам. Легче решается и проблема утилизации вышедших из строя аккумуляторов. Эти достоинства Ni-MH аккумуляторов определили более быстрый рост объемов их производства у всех ведущих мировых аккумуляторных компаний по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами.

У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd аккумуляторам из-за образования никелата в отрицательном кадмиевом электроде. Однако эффекты, связанные с перезарядом оксидно-никелевого электрода, сохраняются.

Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1 В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц.

Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым, которые они призваны заменить, по некоторым эксплуатационным характеристикам:

— Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов, что связано с ограниченной десорбцией водорода металлогидридного электрода при очень высоких скоростях разряда;

— Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10°С и выше +40°С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов корректировка рецептур обеспечила расширение температурных границ;

— в течение заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи;

— Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд (рисунок 10), что определяется неизбежностью реакции водорода, растворенного в электролите, с положительным оксидно-никелевым электродом (но, благодаря использованию специальных сплавов отрицательного электрода, получилось достигнуть снижения скорости саморазряда до величин, близких к показателям для Ni-Cd аккумуляторов;

— опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями;

— потери емкости отрицательного электрода, которые имеют место в Ni-MH аккумуляторе при разряде ниже 0В, необратимы, что выдвигает более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов, как правило рекомендуется разряд до 1 В/ак в батареях незначительного напряжения и до 1,1 В/ак в батарее из 7-10 аккумуляторов.

Как уже отмечалось ранее, деградация Ni-MH аккумуляторов определяется, прежде всего, понижением при циклировании сорбирующей способности отрицательного электрода. В цикле заряда-разряда происходит изменение объема кристаллической решетки сплава, что приводит к образованию трещин и последующей коррозии при реакции с электролитом. Образование продуктов коррозии происходит с поглощением кислорода и водорода, в результате чего уменьшается общее количество электролита и повышается внутреннее сопротивление аккумулятора.

Следует заметить, что характеристики Ni-MH аккумуляторов существенно зависят от сплава отрицательного электрода и технологии обработки сплава для повышения стабильности его состава и структуры. Это вынуждает изготовителей аккумуляторов внимательно относиться к выбору поставщиков сплава, а потребителей аккумуляторов — к выбору компании-изготовителя.

10. Стандарты и обозначения НМ-аккумуляторов

В соответствии со стандартами Международной электрохимической комиссии IEC 61436 и IEC 61951-2 цилиндрические НМ-аккумуляторы обозначаются буквами HR, призматические – буквами HF и дисковые – буквами НВ. После букв для цилиндрических НМ-аккумуляторов указываются через дробную черту диаметр и высота аккумулятора в миллиметрах (округленная до целого числа в бóльшую сторону), а для призматических – ширина, толщина и высота. Например, HR15/51, HF15/09/49. Для дисковых аккумуляторов указываются через дробную черту диаметр и высота, но не в миллиметрах, а с использованием размерности в 1/10 миллиметра. Например, дисковый аккумулятор диаметром 15,6 мм и высотой 6,4 мм обозначается как НВ 156/064.

Отметим наиболее важные требования к НМ-аккумуляторам по этим стандартам:

— режим заряда нормированным током 0,1С в течение 16 ч при температуре (20±5) °С;

— продолжительность разряда при температуре (20±5)°С нормированным током 0,2С до напряжения 0,9 В не менее 42 минут для цилиндрических и призматических НМ-аккумуляторов и не менее 35 мин для дисковых;

— срок службы должен быть не менее 500 циклов;

Данные стандарты не устанавливают требований к НМ-аккумуляторам при повышенных температурах и при температурах ниже 0°С.

Источник

Никель-Металлогидридный аккумулятор

ni mh

Среди прочих элементов питания часто используются аккумуляторы Ni Mh. Эти батареи отличаются высокими техническими характеристиками, которые позволяют максимально эффективно их использовать. Применяется такой тип АКБ практически повсеместно, ниже мы рассмотрим все особенности таких батарей, а также разберем нюансы эксплуатации и широко известных производителей.

Что такое никель-металлгидридный аккумулятор

Для начала стоит отметить, что никель-металлгидридный относится к вторичным источникам питания. Он не производит энергию, перед работой требуется подзарядка.

АКБ

Состоит он из двух компонентов:

  • анод – гидрид никель-литий или никель-лантан;
  • катод – оксид никеля.

Также используется электролит для возбуждения системы. Оптимальным электролитом считается гидроксид калия. Это щелочной источник питания по современной классификации.

Этот тип батарей пришел на смену никель-кадмиевым АКБ. Разработчикам удалось минимизировать недостатки характерные для более ранних типов аккумуляторов. Первые промышленные образцы были поставлены на рынок в конце 80-х годов.

На данный момент удалось значительно повысить плотность запасаемой энергии в сравнении с первыми прототипами. Некоторые специалисты считают, что предел плотности еще не достигнут.

Принцип работы и устройство Ni Mh аккумулятора

Для начала стоит рассмотреть, как работает NiMh-батарея. Как уже упоминалось, состоит этот элемент питания из нескольких компонентов. Разберем их более подробно.

Анодом тут является водородо-абсорбирующий состав. Он способен принимать в себя большое количество водорода, в среднем количество поглощенного элемента может превышать объем электрода в 1000 раз. Для достижения полной стабилизации в сплав добавляют литий или лантан.

1100 mah

Катоды производятся из оксида никеля. Это позволяет получить качественный заряд между катодом и анодом. На практике могут применяться самые разные типы катодов по техническому исполнению:

  • ламельные;
  • металлокерамические;
  • металловойлочные;
  • прессованные;
  • пеноникель (пенополимер).

Наибольшей емкостью и сроком службы отличаются пенополимерные и металловойлочные катоды.

Проводником между ними является щелочь. Тут использован концентрированный гидроксид калия.

Конструкция батареи может отличатся в зависимости от целей и задач. Чаще всего, это свернутые рулоном анод и катод, между которых находится сепаратор. Также встречаются варианты, где пластины размещаются поочередное, переложенные сепаратором. Обязательным элементом конструкции является предохранительный клапан, он срабатывает при аварийном повышении давления внутри АКБ до 2-4 МПа.

AAA Ni-Mh

Какие бывают Ni-Mh АКБ и их технические характеристики

Все никель-металл гидридные аккумуляторы — Rechargeable Battery (переводится, как аккумуляторная батарея). АКБ данного типа производятся разных видов и форм. Все они предназначаются для самых разных целей и задач.

Есть такие батареи, которые на данный момент почти не применяются, или используются ограниченно. К таким АКБ можно отнести тип «Крона» ее маркировали 6KR61, раньше они применялись повсеместно, сейчас встретить их можно только в старом оборудовании. Батареи типа 6KR61 имели напряжение 9v.

Мы же разберем основные типы батарей и их характеристики, которые применяются сейчас.

  • АА.Пальчиковые аккумуляторы. Емкость колеблется в пределах 1700-2900 мА/ч.
  • ААА.Мизинчиковые аккумуляторы. Иногда маркируются MN2400 или MX2400. Емкость – 800-1000 мА/ч.
  • С. Средние по размерам батареи. Имеют емкость в пределах 4500-6000 мА/ч.
  • D. Наиболее мощный тип батарей. Емкость от 9000 до 11500 мА/ч.

Все перечисленные батареи имеют напряжение 1,5v. Также есть некоторые модели с напряжением 1,2v. Максимальное напряжение 12v (за счет соединения 10 батареек 1,2v).

Плюсы и минусы Ni-Mh аккумулятора

Как уже упоминалось, этот тип АКБ пришел на смену более старым разновидностям. В отличие от аналогов, значительно снизили «эффект памяти». Также снизили количество используемых вредных для природы веществ в процессе создания.

Аккумуляторный блок на 9,6 v

Аккумуляторный блок из 8 батареек на 1,2v

К плюсам можно отнести следующие нюансы.

  • Хорошо работают при низких температурах. Особенно это важно для оборудования, эксплуатируемого на улице.
  • Сниженный «эффект памяти». Но, все же он присутствует.
  • Нетоксичные батареи.
  • Более высокая емкость в сравнении с аналогами.

Также у аккумуляторов этого типа имеются и недостатки.

  • Более высокая величина саморазряда.
  • Дороже в производстве.
  • Примерно через 250-300 циклов заряд/разряд емкость начинает снижаться.
  • Ограниченный срок эксплуатации.

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Благодаря большой емкости использовать подобные батареи можно повсеместно. Будь-то шуруповерт, или сложный измерительный прибор, в любом случае подобный аккумулятор без проблем обеспечит его энергией в должном количестве.

В быту чаще всего такие батареи используются в портативных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Тут они показывают хорошие показатели, сохраняя оптимальные потребительские свойства длительное время. Причем могут использоваться как одноразовые элементы, так и многоразовые, регулярно подзаряжаемые от внешних источников питания.

AA ni-mh

Еще одно применение – приборы. Благодаря достаточной емкости их можно применять в том числе в переносном медицинском оборудовании. Они хорошо работают в тонометрах и глюкометрах. Так как не возникает скачков напряжения, никакого влияния на результат измерения не оказывается.

Многие измерительные приборы в технике приходится применять на улице, в том числе и зимой. Тут металлгидридные батареи просто незаменимы. Благодаря малой реакции на отрицательные температуры, они могут использоваться в самых сложных условиях.

Читайте также:  Десульфатация аккумуляторов малым током

Правила эксплуатации

Нужно учитывать, что у новых батарей достаточно большое внутреннее сопротивление. Чтобы добиться некоторого снижения этого параметра следует в начале использования несколько раз «в ноль» разрядить АКБ. Для этого следует применять зарядные устройства с такой функцией.

Внимание! Это не относится к одноразовым элементам питания.

Часто можно услышать вопрос до скольких вольт можно разряжать никель-металлогидридный аккумулятор. На самом деле его можно разряжать практически до нулевых параметров, в этом случае напряжения будет недостаточно до поддержания работы подключенного прибора.

Даже рекомендуется иногда дожидаться полного разряда. Это позволяет снизить «эффект памяти». Соответственно продлевается срок службы батареи. В остальном эксплуатация элементов питания данного типа не отличается от аналогов.

2700 mah

Нужно ли раскачивать Ni-Mh аккумуляторы

Важным этапом эксплуатации является раскачка АКБ. Никель-металлгидридные батареи также требуют такой процедуры. Особенно это важно после длительного хранения, чтобы восстановить емкость и максимальное напряжение.

Для этого необходимо разряжать до нуля элемент питания. Обратите внимание, что требуется разряжать током. В итоге, вы должны получить минимальное напряжение. Так можно оживить АКБ, даже если с даты изготовления прошло достаточно много времени. Чем дольше лежала батарея, тем больше циклов раскачки требуется. Обычно, чтобы восстановить емкость и сопротивление требуется 2-5 цикла.

Как восстановить Ni Mh аккумулятор

Несмотря на все преимущества и особенности у таких элементов питания все же присутствует «эффект памяти». Если батарея стала терять показатели, значит следует ее восстановить.

Перед началом работы требуется проверить емкость батареи. Иногда оказывается, что практически невозможно добиться улучшения характеристик, в таком случае требуется просто заменить аккумулятор. Также проверяем батарею на предмет неисправности.

Непосредственно сама работа схожа с раскачкой. Но, тут добиваются не полного разряда, а просто снижения напряжения до уровня в 1v. Требуется сделать 2-3 цикла. Если за это время не удалось добиться оптимального результата, стоит признать батарейку негодной. При зарядке нужно выдерживать параметр Дельта Пик для конкретного АКБ.

Hama

Хранение и утилизация

Стоит хранить АКБ при температуре, приближенной к 0°C. Это оптимальное состояние. Также необходимо учитывать, что хранение должно происходить только в течение срока годности, эти данные указаны на упаковке, но у разных производителей расшифровка может отличаться.

Этот тип батареек перерабатывается. Рекомендуется не выбрасывать аккумуляторы, а сдавать их на переработку, так редкие элементы попадут на вторичную переработку.

Производители на которых стоит обратить внимание

Выпускают Ni-Mh аккумуляторы все производители элементов питания. В списке ниже можно увидеть наиболее известные компании предлагающие подобную продукцию.

  • Energizer;
  • Varta;
  • Duracell;
  • Minamoto;
  • Gp;
  • Eneloop;
  • Camelion;
  • Panasonic;
  • Irobot;
  • Sanyo.

Если смотреть на качество, у всех оно примерно одинаковое. Но, можно выделить батарейки Varta и Panasonic, у них соотношение цены и качества наиболее оптимальное. В остальном можно использовать любые из перечисленных аккумуляторов без всяких ограничений.

Источник

Что нужно знать о Ni-MH аккумуляторах

Миниатюра к статье Что нужно знать о Ni-MH аккумуляторах

Ni-MH аккумуляторы (никель-металлогидридные) входят в группу щелочных. Представляют собой источники тока химического типа, где в качестве катода выступает оксид никеля, анода — водородный металлгидридный электрод. Щелочь является электролитом. Они похожи на никель-водородные аккумуляторы, но превосходят их по энергоемкости.

Немного истории

Производство Ni-MH аккумуляторов началось в середине двадцатого века. Разрабатывались они с учетом недостатков устаревших никель-кадмиевых батарей. В NiNH могут использоваться разные комбинации металлов. Для их производства были разработаны специальные сплавы и металл, работающие при комнатной температуре и низком водородном давлении.

Промышленное производство началось в восьмидесятых годах. Изготавливаются и совершенствуются сплавы и металл для Ni-MH и сегодня. Современные устройства подобного типа могут обеспечивать до 2 тысяч циклов заряд-разряд. Подобный результат достижим по причине применения никелевых сплавов с редкоземельными металлами.

Как используются эти устройства

Никель-металлогидридные аппараты широко используются для питания разного вида электроники, которая функционирует в автономном режиме. Обычно они делаются в виде ААА либо АА батарей. Имеются и другие исполнения. Например, промышленные батареи. Сфера использования Ni-MH аккумуляторов немного шире, чем у никель-кадмиевых, потому что в их составе нет токсичных материалов.

Батареи в камере

В данный момент реализуемые на отечественном рынке никель-металлогидридные батареи по емкости делятся на 2 группы — 1500-3000 мАч и 300-1000 мАч:

  1. Первая применяется в устройствах, имеющих повышенное энергопотребление за короткое время. Это всевозможные плееры, модели с радиоуправлением, фотоаппараты, видеокамеры. В общем, приборы, быстро расходующие энергию.
  2. Вторая используется при расходе энергии, который начинается после определенного интервала времени. Это игрушки, фонари, рации. На аккумуляторе работают приборы, умеренно употребляющие электроэнергию, находящиеся в автономном режиме продолжительное время.

Зарядка Ni-MH устройств

Зарядка бывает капельной и быстрой. Изготовители не рекомендуют первую, потому что при ней появляются сложности с точным определением прекращения подачи тока на устройство. По этой причине может возникнуть мощный перезаряд, что приведет к деградации аккумулятора. Заряжается Ni-MH аккумулятор при помощи быстрого варианта. Коэффициент полезного действия тут несколько выше, чем у капельного вида зарядки. Ток выставляется — 0,5-1 С.

Как заряжается гидридный аккумулятор:

  • определяется наличие батареи;
  • квалификация устройства;
  • предварительная зарядка;
  • быстрая зарядка;
  • дозарядка;
  • поддерживающая зарядка.

При быстрой зарядке нужно иметь хорошее ЗУ. Оно должно контролировать окончание процесса по разным, независимым друг от друга критериям. К примеру, у Ni-Cd аппаратов достаточно контроля по дельте напряжения. А у NiMH нужно, чтобы аккумулятор следил за температурой и дельтой как минимум.

Контроль и рекомендации по зарядке-разрядке

Для правильной работы Ni-MH следует помнить «Правило трех П»: « Не перегревать», «Не перезаряжать», «Не переразряжать».

Чтобы предупредить перезарядку батарей, используются такие методы контролирования:

  1. Прекращение заряда по скорости изменения температуры . При использовании данной методики во время зарядки температура батареи находится под постоянным контролем. Когда показатели поднимаются быстрее, чем нужно, зарядка прекращается.
  2. Метод прекращения заряда по максимальному его времени .
  3. Прекращение заряда по абсолютной температуре . Тут температура аккумуляторной батареи контролируется в процессе заряда. При достижении максимального значения быстрый заряд прекращается.
  4. Метод прекращения по отрицательной дельте напряжения . Перед завершением зарядки батареи при осуществлении кислородного цикла повышается температура NiMH устройства, что приводит к понижению напряжения.
  5. Максимальное напряжение . Метод используется для отключения заряда устройств с повышенным внутренним сопротивлением. Последнее появляется в конце срока службы батареи по причине недостатка электролита.
  6. Максимальное давление . Метод применяется для призматических аккумуляторов большой емкости. Уровень разрешенного давления в таком устройстве зависит от его размера и конструкции и находится в интервале 0,05-0,8 МПа.

Устройство для зарядки

Для уточнения времени зарядки Ni-MH аккумулятора с учетом всех характеристик можно применить формулу: время зарядки (ч) = емкость (мАч) / сила тока зарядного устройства (мА). Например, имеется аккумулятор с емкостью 2000 миллиамперчасов. Ток заряда в ЗУ — 500 мА. Емкость делится на ток и получается 4. То есть батарея будет заряжаться 4 часа.

Обязательные правила, которых нужно придерживаться для правильного функционирования никель-металлогидридного устройства:

  1. Эти аккумуляторы гораздо чувствительнее к нагреву, нежели никель-кадмиевые, перегружать их нельзя . Перегрузка отрицательно скажется на токоотдаче (способности держать и выдавать накопленный заряд).
  2. Металлогидридные аккумуляторы после приобретения можно «потренировать» . Сделать 3-5 циклов зарядки/разрядки, что позволит достигнуть придела емкости, потерянной при перевозке и хранении устройства после выхода с конвейера.
  3. Хранить нужно аккумуляторы с небольшим количеством заряда , примерно 20-40% от номинальной емкости.
  4. После разрядки либо зарядки следует дать устройству остыть .
  5. Если в электронном устройстве используется одинаковая сборка аккумуляторов в режиме дозаряда , то время от времени нужно разряжать каждый из них до напряжения 0,98, а потом полностью заряжать. Эту процедуру циклирования рекомендуется выполнять один раз на 7-8 циклов дозарядки аккумуляторов.
  6. Если нужно разрядить NiMH, то следует придерживаться минимального показателя 0,98 . Если напряжение упадет ниже 0,98, то он может перестать заряжаться.

Восстановление Ni-MH аккумуляторов

Из-за «эффекта памяти» данные устройства иногда теряют некоторые характеристики и большую часть емкости. Это происходит при многократных циклах неполной разрядки и последующей зарядке. В результате такой работы устройство «запоминает» меньшую границу разрядки, по этой причине понижается его емкость.

Чтобы избавиться от данной проблемы, нужно постоянно выполнять тренировку и восстановление. Лампочкой либо зарядным устройством разряжается до 0,801 вольта, далее батарея полностью заряжается. Если долгое время аккумулятор не проходил процесс восстановления, то желательно произвести 2-3 подобных цикла. Тренировать его желательно раз в 20-30 дней.

Изготовители аккумуляторов Ni-MH утверждают, что «эффект памяти» отнимает примерно 5% емкости. Восстановить ее можно с помощью тренировок. Важным моментом при восстановлении Ni-MH является наличие у ЗУ функции разрядки с контролем минимального напряжения. Что нужно для недопущения сильного разряда устройства при восстановлении. Это незаменимо, когда неизвестна начальная степень заряда, и предположить ориентировочное время разряда невозможно.

Если неизвестна степень заряженности батареи, разряжать ее следует под полным контролем напряжения, иначе подобное восстановление приведет к глубокой разрядке. При восстановлении целой батареи сначала рекомендуется провести полную зарядку, чтобы выровнять степень заряда.

Если аккумулятор отработал несколько лет, то восстановление зарядом и разрядом может быть бесполезным. Полезно оно для профилактики в процессе работы устройства. При эксплуатации NiMH вместе с появлением «эффекта памяти» происходит изменения объема и состава электролита. Стоит помнить, что разумнее восстанавливать элементы аккумулятора по отдельности, чем всю батарею целиком. Срок годности аккумуляторов — от одного года до пяти (зависит от конкретной модели).

Читайте также:  Сто процентов заряда аккумулятора

Ni-MH батарейки

Достоинства и недостатки

Значительное повышение энергетических параметров никель-металлогидридных аккумуляторов не является единственным их достоинством перед кадмиевыми. Отказавшись от использования кадмия, производители начали использовать более экологически чистый металл. Гораздо легче решаются вопросы с утилизацией.

Благодаря этим достоинствам и тому, что в изготовлении используется металл — никель, производство Ni-MH устройств резко выросло, если сравнивать с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Удобны они и тем, что для уменьшения разрядного напряжения при длительных перезарядках проводить полную разрядку (до 1 вольта) надо раз в 20-30 дней.

Немного о недостатках:

  1. Изготовители ограничили Ni-MH батареи десятью элементами , потому что с увеличением циклов заряд-разряд и срока службы появляется опасность перегрева и переполюсовки.
  2. Эти аккумуляторы работают в более узком температурном диапазоне, нежели никель-кадмиевые . Уже при -10 и +40°С они теряют свою работоспособность.
  3. При зарядке Ni-MH аккумулятора выделяют много тепла , поэтому нуждаются в предохранителях либо температурных реле.
  4. Повышенный самозаряд , наличие которого обусловлено реакцией оксидно-никелевого электрода с водородом из электролита.

Деградация Ni-MH батарей определяется понижением сорбирующей способности отрицательного электрода при циклировании. В цикле разрядки-зарядки происходит изменение объема кристаллической решетки, что способствует образованию ржавчины, трещин во время реакции с электролитом. Появление коррозии происходит при поглощении батареей водорода и кислорода. Это приводит к уменьшению количества электролита и повышению внутреннего сопротивления.

Нужно учитывать, что характеристики батарей зависят от технологии обработки сплава отрицательного электрода, его структуры и состава. Металл для сплавов тоже имеет значение. Все это заставляет производителей очень внимательно выбирать поставщиков сплавов, а потребителей — завод-изготовитель.

Источник

Обзор и технические характеристики аккумуляторов Nimh

NiMH батареи

Никель-металлогидридные батареи в современном мире используются довольно активно для поддержания работоспособности автономных устройств. Наверное, каждый сталкивался с таким видом аккумуляторов, но не каждый знает, что это никель-металлогидридная батареи.

Такой тип аккумуляторов известен в исполнении ААА и АА – то есть обычные пальчиковые и мизинчиковые батареи с номинальным напряжением 1.2 V. Конечно, есть и более крупные батареи, но «батарейки» пользуются большей популярностью, чем другие изделия, изготовленные по этой технологии.

Применение

Спектр, где применяются батареи такого типа немного шире, чем спектр применения никель-кадмиевых аккумуляторов. Достижение популярности связано с тем, что в NiMh отсутствуют токсичные вещества, и они абсолютно безопасны при использовании, многообразны в выборе, и можно найти аккумулятор практически любой нужной формы.

Потребители делятся на 2 вида:

Узнай время зарядки своего аккумулятора

  • 1500-3000 мАч – применяется в оборудовании, где необходим быстрый разряд (фотоаппараты, модели на радиоуправлении и др.).
  • 300-1000 мАч – используется в аппаратуре, где нужен равномерный расход энергии на протяжении определённого количества времени (фонарь, рация и др.).

Конструкция

Существует несколько видов конструкций, в которых производятся аккумуляторы Nimh 1,2V:

Ni-MH батарейки

  • Цилиндр – одна из самых известных форм (батарейки ААА, АА). Компоненты имеют цилиндрическую форму, и разделены между собой сепаратором, чтобы у комплектующих не было контакта между собой. Есть встроенный в крышку клапан, который открывается, при высоком давлении внутри батареи.
  • Призма – собирается в герметичном пластиковом или железном корпусе, методом наложения друг на друга элементов. Изолятором служит сепаратор. Для выпуска лишнего давления предусмотрен датчик или клапан, который встраивается в крышку.

При производстве возможны различия в отрицательном и положительном электроде (материалы изготовления), материалом сепаратора чаще всего служит полиамид и полипропилен, а роль электролита выполняет щёлочь.

Технические и эксплуатационные характеристики

Основные параметры (примером взят аккумулятор Gp Nimh):

Ni─MH аккумулятор

  • Энергетическая плотность – 60 Вт-ч-кг;
  • Сопротивление – 200-300 мОм;
  • Количество циклов до падения ёмкости (до 80%) – 300-500;
  • Количество часов для быстрой зарядки – от двух до четырёх;
  • Нет устойчивости к перезаряду;
  • Саморазряд при хранении в тёплой комнате составляет 30%/месяц;
  • Напряжение — 1.2V;
  • Оптимальный/пиковый ток нагрузки – максимум 0.5/5 С;
  • Рабочий температурный диапазон – от -20 до + 60 о С;
  • Необходимость обслуживания – 30-90 дней;
  • Максимальный срок службы составляет 5 лет;
  • Когда нагрузка повышается, а температура понижается – ёмкость уменьшается.

Как правильно хранить

При долгом хранении необходимо следовать рекомендациям: прежде всего — хранить в тёплом помещении (не ниже 0 о С). Иначе скорость саморазряда достигнет критических значений – нормальное значение составляет около 30% в первый месяц, и последующие месяцы он составит 4-6%/месяц. При понижении температуры скорость увеличится, а значит, будет шанс, что аккумулятор Nimh ААА придут в негодность.

Зарядка и зарядное устройство

Ni─MH батарейка

Возможность зарядить никель-металлогидридные батареи и количество рабочих циклов, зависят только от правильности выбора зарядного устройства, и соблюдения рекомендаций производителя при зарядке.

Устройство аккумулятора Nimh подразумевает от 500 до 1000 рабочих циклов, если перевести это значение во время использования – срок эксплуатации составит около 5 лет. После истечения этого срока батарея будет разряжена на 80%, но будет пригодна к дальнейшему использованию.

Прежде всего, необходимо соблюдать при зарядке «температурный режим» — перезаряд для никель-металлогидридных аккумуляторов очень вреден. Он может вызвать «тепловой разгон», что очень быстро приведёт устройство в негодность.

Недопустимо использование старых аккумуляторов, вместе с новыми. Не допускается припаивание проводов к контактам или частям батареи.

Есть несколько видов зарядки:

Никель-металлогидридные батареи на зарядке

Никель-металлогидридные батареи на зарядке

  1. Капельная – огромным минусом является то, что автоматического отключения после полного заряда не происходит, и ток продолжает подаваться на аккумулятор Nimh АА или другого типа. Ограничителем выступает только владелец, который должен правильно рассчитать время, требуемое для заряда. На современных аккумуляторах никель-металлогидридного типа эта проблема уже решена, и капельная зарядка не наносит вреда батареям.
  2. Быстрая зарядка – быструю зарядку рекомендуется проводить при напряжении максимум в 1 Вольт, но не менее 0.8В, и при температуре от 0 до 40 о С. Значения выше недопустимы – это приведёт к повышению температуры, и давления внутри аккумулятора. А повышение давления приведёт к открытию клапана для сброса давления – батарея после этого придёт в негодность.

Рекомендация производителя — проводить быстрый заряд в 3 этапа:

  • Сначала производится заряд напряжением 1 В;
  • Потом зарядку производить от 30 до 60 минут током 0.1С;
  • Последний этап зарядки проводить зарядом 0.05-0.2 С.

Важно: какой тип подходит, и какие токи необходимо выставлять при зарядке NiMh указано на самой батарее или в руководстве к эксплуатации!

Внимание: заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы, необходимо подходящим зарядным устройством, и строго следить за окончанием процесса! Как только батарея начнёт греться – немедленно нужно её доставать!

Популярные производители

Sanyo Eneloopnn

Среди популярных производителей никель-металлогидридных аккумуляторов можно отметить фирму Gp и Sanyo Eneloopnn. Компании производят батареи практически любых типов, среди которых можно встретить аккумуляторные батарейки типа ААА (мизинчиковые) и АА (пальчиковые).

Фирмы отличаются высоким качеством продукции, и доступностью. Покупая батарейки фирм Gp и Sanyo Eneloopnn можно быть уверенным, что они прослужат долгое время, и отработают больше положенного срока службы! Это доказывает множество положительных отзывов обычных людей, оставленных о продукции этих фирм.

Итог можно подвести следующий: за аккумуляторами NiMh – будущее. Чем дальше идёт прогресс – тем с большей уверенностью можно это утверждать. Несмотря на свою «капризность» при зарядке — это отличные аккумуляторные батареи, способные удовлетворить все запросы современного человека.

Источник

Ni mh аккумуляторы: основные параметры

Щелочные Ni-Mh аккумуляторы, оборудованные корпусами герметичной конструкции, предназначены для питания электронных устройств бытового и промышленного назначения. Устройства отличаются повышенными характеристиками плотности запасаемой энергии, что позволяет применять изделия в приборах с увеличенным потреблением электроэнергии.

Виды

Что представляет собой Ni-Mh аккумулятор

Никель-металлогидридная батарея представляет собой источник постоянного тока, допускающий многократную подзарядку. Устройства появились в 70-е годы прошлого столетия в рамках работ по усовершенствованию аккумуляторов на базе никеля и кадмия.

Производители выпускают батареи цилиндрической конфигурации (например, стандарта АА или AAA), в форме прямоугольного параллелепипеда (для сотовых телефонов) или в виде сложных геометрических фигур (для фототехники или специального оборудования).

Конструкция никель-металл-гидридной аккумуляторной батареи

Никель-металлогидридный аккумулятор оборудован герметичным металлическим корпусом, между полюсами установлена прокладка из диэлектрического материала. Положительный сигнал подается от электрода, выполненного из гидрида сплава никеля с лантаном или литием.

Катод (отрицательный вывод) выполнен из оксида никеля. Между анодом и катодом находится загущенный щелочной электролит на основе гидроксида калия. В конструкцию батареи введен предохранительный клапан, который срабатывает при повышении давления газов до 4 МПа.

Встречаются изделия с катодами, изготовленными по 5 технологиям:

  1. Ламельная конструкция, основанная на металлической сетке из никеля. Сверху поверхность покрывается порошкообразным оксидом никеля, который затем сжимается прессом.
  2. Пеноникеливая схема, в основе конструкции лежит пористый элемент из никеля. Полости заполняются специальной пастой, состоящей из оксида никеля и дополнительных присадок.
  3. Фольгированная конструкция, построенная на базе фольги из никеля или сплава никеля со сталью. На поверхность материала наносится оксид никеля, который затем прокатывается и сушится.
  4. Вальцованные детали, оксид никеля крепится на металлическом (медном или никелевом) основании путем прокатки.
  5. Элементы, выполненные методом спекания порошка оксида никеля и металлического основания. Процедура выполняется в атмосфере, состоящей из чистого водорода, при температурах от 1500°С.
Читайте также:  Как подзарядить аккумулятор автомобиля от шуруповерта

Материал анода обладает способностью сохранять ионы водорода, объем абсорбируемого вещества превышает емкость электрода в 10³ раз. Введение небольшого количества металлического лития или лантана в состав материала анода позволяет стабилизировать работу аккумулятора и увеличивает срок службы изделия.

Объем аккумуляторов

Внутри корпуса размещен сепаратор, обеспечивающий разделение анода и катода.

Схема аккумулятора не зависит от внешней конфигурации корпуса, на части изделий применяются дополнительные выводы (зависит от типа устройства, в которое устанавливается батарея).

Основные параметры и характеристика

Технические параметры никель-металлогидридных батарей:

  • номинальное напряжение (через 24 часа после зарядки) – не менее 1,3 В;
  • напряжение при разрядке током 0,2 А – до 1,25 В;
  • удельная энергетическая емкость – 50-80 Вт*ч/кг;
  • интенсивность саморазряда – 20-40% емкости за 28 суток;
  • температура эксплуатации – от -40° до 60°С;
  • количество циклов зарядки и разрядки – до 2000;
  • срок годности изделий – до 5 лет.

Как хранить Ni-Mh аккумуляторы

Рекомендации по хранению аккумуляторных батарей:

  • изделие хранится вне электрического прибора;
  • место складирования не должно подвергаться воздействию влаги;
  • перед началом хранения аккумулятор заряжается на 40-50%;
  • в процессе хранения проводится проверка состояния изделия и периодическая подзарядка;
  • запрещается нагревать аккумуляторы (длительное повышение температуры до 45°С вызывает деградацию химических веществ и снижает число рабочих циклов на 60%);
  • для снижения явления саморазряда допускается хранение устройств при температуре около 0°С.

Достоинства и недостатки

Преимущества никель-металлогидридных аккумуляторов:

  1. Отсутствует явный “эффект памяти”, пагубно влияющий на емкость и рабочие параметры батареи.
  2. Низкая стоимость изделий (по сравнению с Li-Ion аккумуляторами).
  3. Нет проблем с утилизацией отслуживших или вышедших из строя изделий.

Недостатки никель-металлогидридных батарей:

  1. Узкий диапазон рабочего тока (по сравнению с изделиями на основе никеля и кадмия). Проблема возникает из-за ограничения скорости выделения водорода при повышенной интенсивности разряда.
  2. Температура эксплуатации деталей лежит в диапазоне от -10° до +40°С. Существуют специальные серии аккумуляторов, рассчитанных на расширенный интервал температур.
  3. В процессе восстановления заряда наблюдается интенсивное выделение тепла (выше, чем у других типов никелевых аккумуляторов). Для предотвращения повреждения батарейки или воспламенения корпуса зарядного устройства от перегрева предусматривается биметаллический предохранитель, расположенный в корпусе аккумулятора.

Вид

Не рекомендуется создание батареи из более чем 10 элементов питания, поскольку повышается риск локального перегрева полученной аккумуляторной банки.
При разрядке одного из элементов возникает вероятность переполюсовки и разрушения устройства.

  • Склонность к саморазряду, поэтому при длительном хранении требуется периодическая подзарядка изделий. В ходе эксплуатации следует учитывать, что после 270-300 циклов заряда и разряда начинается естественное старение аккумулятора, которое сопровождается падением емкости.
  • Потеря емкости отрицательного вывода при глубоком разряде. Из-за этой особенности требуется проводить жесткий подбор элементов, которые будут собраны в банку.
  • Деформация и растрескивание поверхности катода и анода в процессе работы устройства, что приводит к коррозии деталей из-за воздействия приникающего в поры агрессивного электролита. Протекающие химические процессы приводят к поглощению газообразного кислорода и водорода. Из-за падения объема электролита растет внутреннее сопротивление батареи и падает напряжение.
  • Зарядка никель-металлгидридного аккумулятора

    Новые батареи, а также изделия после долговременного хранения следует несколько раз разрядить до минимального уровня. Для зарядки изделий применяются стандартные зарядные приспособления или специальные блоки, контролирующие рабочий процесс.

    Длительность эксплуатации аккумулятора зависит от интенсивности зарядки и алгоритма завершения восстановления емкости. В процессе зарядки требуется избегать коротких замыканий, не рекомендуется припаивать к контактным площадкам дополнительные проводники.

    Капельный тип

    Методика предусматривает компенсацию саморазряда батареи путем подачи тока малой величины (до 5% от номинальной емкости изделия), который не позволит нагреться корпусу элемента питания. Используемое зарядное устройство для Ni-Mh элементов должно оснащаться электронным контроллером. Устройство фиксирует момент полной зарядки батареи и автоматически отключает подачу напряжения на клеммы батареи. КПД устройства с электронным управлением не превышает 75%.

    Если используется устройство с ручным управлением, то производится ручная корректировка параметров (с соответствующим снижением КПД до 40-50% и ниже). Применение упрощенного оборудования приводит к снижению ресурса батареи, поэтому изготовители источников тока не рекомендуют использовать капельную методику.

    Если в прибор, предназначенный для зарядки источников большой емкости, установить батареи с уменьшенной емкостью, то происходит перегрев изделий выше допустимой температуры.

    При чрезмерном занижении токовых параметров происходит увеличение времени восстановления заряда до нескольких суток или недель. При коммутации устройства с повышенной емкость в маломощное зарядное устройство складывается ситуация, при которой источник тока полностью не зарядится никогда (из-за постоянного саморазряда). При длительном подключении батареи к зарядному устройству начинается деградация изделия, заключающаяся в падении емкости.

    Тип

    Быстрая подзарядка

    При быстрой подзарядке требуется установить токовые параметры в диапазоне 0,75-1,0 от номинальной емкости батареи. Производитель рекомендуют устанавливать минимальное значение параметра, что позволит снизить вероятность перегрева элемента питания и выброса излишка газа и электролита из корпуса (через дренажный предохранительный клапан).

    Температура заряжаемых изделий должна находиться в интервале от 0° до 40°С, а напряжение на выводах – в диапазоне от 0,8 до 1,8 В.

    На начальном этапе зарядки КПД устройства достигает 90%, что обеспечивает пониженный нагрев корпуса. По мере восполнения емкости начинается падение эффективности работы устройства, сопровождаемое повышением тепловых потерь.

    При чрезмерном нагреве корпуса возможно срабатывание предохранительного клапана, приводящее к падению эффективности работы батареи и снижению срока службы. При использовании блока с ручным управлением время окончания зарядки определяет оператор (по времени зарядки или температуре корпуса).

    Алгоритм работы электронного блока быстрой подзарядки включает этапы:

    1. Фиксация установки аккумулятора в полость зарядного устройства. Микропроцессор измеряет токовые параметры и напряжение на клеммах, определяя состояние установленного элемента питания. Включение питания производится только после определения напряжения ниже запрограммированного порога (0,8 В).
      В процессе выполнения зарядки производится периодический опрос напряжения, что позволяет выключить устройство при досрочной выемке аккумулятора.
    2. Грубая оценка состояния заряда батареи. При фиксации напряжения ниже 0,8 В включается режим предварительного восстановления параметров. Ток в цепи не превышает 10-25% от номинальной емкости, время восстановления не более 30 минут. Контроллер проверяет напряжение на клеммах батареи, если параметр не увеличивается, а происходит нагрев корпуса, то изделие считается непригодным к дальнейшей эксплуатации.
    3. Фаза быстрой зарядки начинается с плавного повышения токовых параметров. Контроллер отслеживает температуру корпуса и напряжение на выходах аккумулятора. При завершении зарядки наблюдается снижение напряжения, после чего фаза быстрого заряда подходит к концу.
    4. Дозарядка аккумулятора, которая занимает до 30 минут. Фаза позволяет выровнять параметры элементов, установленных параллельно или последовательно в общую банку. Заряженные батареи теряют в первые сутки до 15% емкости из-за эффекта саморазряда, затем процесс замедляется (за месяц потеря заряда не превышает 10-15%).
      Существуют зарядные устройства, предназначенные для хранения аккумуляторов. Микропроцессор автоматически включает питание, компенсируя саморазряд батареи.

    Ускоренная зарядка

    Аккумулятор

    Методика ускоренной зарядки основана на подаче тока, в несколько раз превышающего номинальную емкость батареи.

    Бесконечно увеличивать токовые характеристики невозможно из-за ограничений, накладываемых скоростью протекания химических процессов в батарее.

    КПД зарядного оборудования составляет до 100%, после восполнения заряда на 2/3 емкости начинается падение эффективности работы, сопровождаемое нагревом аккумулятора.

    К минусам методики относят:

    • трудности с определением момента прекращения зарядки;
    • проблемы с восстановлением аккумуляторных банок, поскольку степень разряда элементов различна;
    • дополнительные тепловые нагрузки на точках контакта корпуса аккумулятора и металлических пластин зарядного приспособления.

    Рекомендации по разрядке и зарядке АКБ

    В процессе эксплуатации изделий следует соблюдать правила:

    • не допускать перегрева батареи при зарядке;
    • запрещается осуществлять перезаряд изделия;
    • не допускается глубокий разряд аккумулятора.

    Восстановление никель-металлогидридных источников питания

    При многократных циклах частичной зарядки и разрядки никель-металлогидридные аккумуляторы теряют емкость, “запоминая” меньшую границу разрядки. Для устранения дефекта применяется цикл тренировки с последующим восстановлением заводских характеристик.

    Процедура начинается со снижения напряжения на клеммах батареи до 0,801 В (путем установки малогабаритной лампы или нагрузочного сопротивления). Если изделие долгое время не восстанавливалось, то рекомендуется произвести 2-3 цикла полной разрядки с последующим набором емкости.

    Для тренировки АКБ рекомендуется использовать зарядное приспособление, поддерживающее функцию разряда аккумулятора. Если пользователь не знает степень разряда элемента питания, то рекомендуется подключение лампы и вольтметра.

    При установке такого изделия в зарядное устройство для тренировки возможен чрезмерный разряд, приводящий к выходу аккумулятора из строя. Со временем электролит, залитый в батарею, теряет свои характеристики, восстановление подобных изделий невозможно.

    Правила использования аккумуляторных батарей

    Для обеспечения заявленного заводом срока службы NiMh батарей требуется произвести стартовую “раскачку” изделий, одновременно обеспечивающую достижение расчетной емкости.

    Изделие заряжается на зарядном устройстве, а затем разряжается при помощи встроенного в блок сопротивления. Допускается разряжать аккумулятор путем установки нагрузки с максимально допустимой мощностью. В зависимости от состояния батареи проводится до 5-6 подобных циклов подряд.

    Для восстановления емкости разрешается использовать штатный зарядный блок или устройство, рекомендованное изготовителем батарей. В процессе эксплуатации не требуется разряжать батареи на 100% (из-за риска выхода из строя), максимальный ресурс достигается при снижении емкости на 85-90%.

    В процессе восстановления параметров учитывается время зарядки, рабочий ток и температура корпуса аккумулятора. Извлекать из зарядного блока батарею с частично восстановленной емкостью не рекомендуется.

    Источник