RU (495) 989 48 46
Пленка на бампер

АНТИГРАВИЙНАЯ ЗАЩИТА БАМПЕРА

 

Никель марганцевые аккумуляторы


Ni mn аккумуляторы - особенности

Среди других батарей никель марганцевые аккумуляторы являются самыми популярными. Они обладают высокой ёмкостью, работают на морозе и не содержат вредных веществ. К тому же они перерабатываются гораздо легче чем их кадмиевые аналоги. В этой статье будут рассмотрены основные принципы эксплуатации данных энергоносителей, их достоинства и недостатки.

История Ni-Mh аккумуляторов

Разработка этих батарей началась в далёких 50-х годах. В этих аккумуляторах водород накапливается в сплавах специальных металлов. Одни металлы абсорбируют водород, а другие ускоряют его проникновение в структуру металла. Первый аккумулятор данного типа официально запатентован в 1975 году. Промышленное применение началось только в середине 80-х после получения нового типа сплава La-Ni-Co. Эти батареи до сих пор продолжают совершенствоваться. Многие специалисты уверяют, что лимит энергоёмкости ещё не исчерпан.

Применение Ni-Mh аккумуляторов

Аккумуляторы Ni Mn используются для питания электроники, функционирующей без прямого подключения к электрической сети. Обычно выпускают батареи типа AA или AAA.

Эти аккумуляторы применяются гораздо шире чем никель кадмиевые. Потому что в них не содержатся токсические вещества.


Сегодня в продаже находятся две группы батарей.
1) 1500-3000 мАч- Применяется в приборах с повышенным энергопотреблением (плееры, фотоаппараты, видеокамеры, радиоуправляемые игрушки).
2) Приборы потребляющие мало энергии, которые много времени находятся в выключенном состоянии (фонари, пульты).
В быту они чаще всего используются для подпитки радиоаппаратуры. Используются как одноразовые так и многоразовые батарейки, которые необходимо регулярно заряжать от электрической сети.
Главные производители этого вида батарей:
  • Energizer.
  • Duracell.
  • Panasonic.
  • Camelion.
  • Varta.

Хранение и утилизация батарей

Лучше всего хранить их при температуре около 0 градусов. Таким образом они прослужат вам дольше всего. Ещё обращайте внимание на срок годности, после его истечения лучше утилизировать энергоноситель.

Зарядка Ni Mh батарей

Никель марганцевый аккумулятор заряжается двумя методами: быстрым или капельным.
Специалист рекомендуют пользоваться вторым вариантом зарядки, так как он не ухудшает характеристики батареи.
ЗУ для Ni Mn аккумуляторов должно быть очень качественным, то есть контролировать момент окончания зарядки по нескольким критериям.

Поэтому советуем обратить пристальное внимание на выбор зарядного устройства.


Этапы зарядки:
• Определение наличия батареи
• Предварительная зарядка
• Этап быстрой зарядки
• Дозарядка
• Поддержание заряда

Способы контроля и рекомендации по перезарядке аккумулятора


При зарядке Ni-Mh аккумуляторов существуют три основных правила, которые помогут вам эксплуатировать их максимально долго и эффективно.
  • Не допускайте перегрева.
  • Не заряжайте батарею слишком долго.
  • Не разряжайте аккумулятор слишком сильно, всегда оставляйте часть заряда.

Способы контроля излишней заряженности аккумулятора:

  • Температурный контроль. При сильном поднятии температуры зарядка будет прекращаться.
  • Отслеживание времени подзарядки.
  • Контроль отрицательной дельты напряжения.
  • По напряжению.
  • По давлению.

Правила зарядки никельметаллогидридной батареи.

  • Данные аккумуляторы очень чувствительны к перегреву.
  • Хранение батарей производится с небольшим остатком энергии в аккумуляторе около 20-40%.
  • После подзарядки дайте батарее остыть.

Восстановление для Ni-Mh аккумуляторов

Все батареи обладают так называемым эффектом памяти. Если устройство не до конца заряжается или разряжается оно теряет часть своих характеристик. Это, в свою очередь, проявляется в снижении ёмкости аккумулятора.
Для избавления от этих проблем нужно производить правильное и регулярное восстановление. Батарея разряжается вплоть до 0,801 вольт, после чего она проходит повторную подзарядку.

Если батарея не восстанавливалась долгое время, то желательно провести несколько подобных процедур.

Периодичность восстановления равна примерно 20-30 дней. Производители заверяют, что устройство может потерять максимум 5% своей мощности из-за «эффекта».
Если точное количество заряда батареи при восстановлении не известно, то необходимо контролировать этот процесс, иначе батарея разрядится слишком сильно. Если устройство отработало уже продолжительное количество времени, то большого смысла в его восстановлении нет, это всего лишь профилактическое средство. Срок эксплуатации аккумуляторов равен от одного до 5 лет.

Плюсы и минусы данного вида АКБ

Повышение характеристик и отсутствие вредных веществ- это неоспоримые преимущества никель марганцевых батарей над кадмиевыми собратьями.
Плюсы:

  • Хорошо работают при минусовых температурах.
  • Уменьшение эффекта памяти.
  • Отсутствие токсичных материалов.
  •  Повышенная энергоёмкость.

Минусы:

  • Повышенная величина самозаряда.
  • Дороговизна.
  • Через 300 циклов сильно падает энергоёмкость.
  • Малый срок эксплуатации.

Состав Ni-Mn аккумуляторов

Энергоносители данного вида состоят из нескольких элементов:

  • Электрод (водородный металл).
  • Катод (оксид никеля).
  • Электролит (Гидроксид калия).

Сегодня уже существует оптимальный состав никель-марганцевых батарей.
В магазинах продаются два типа батареек: цилиндрические и призматические.
Состав цилиндрических:

  • Цилиндрический корпус.
  • Крышка.
  • Клапаны.
  • Колпачок клапана.
  • Анод.
  • Катод.
  • Кольцо ,состоящее, из изолирующего материала(не проводящего ток зарядки).
  • Сепаратор.
  • Изоляция.

Состав призматических:

  • Прямоугольный корпус.
  • Крышка прямоугольного корпуса.
  • Клапан с колпачком.
  • Изолирующая прокладка.
  • Изоляционный материал.
  • Анод.
  • Катод.
  • Сепаратор.

Характеристики этих устройств:

  • Напряжение.
  • Энергетическая ёмкость.
  • Электрическая движущая сила.
  • Температура нагрева.
  • Число рабочих циклов.

У этих батарей предусмотрено 4 типа корпусов:

  • AA(пальчиковые) Мощность 1700-2900 мАч.
  • AAA(Мизинчиковые)до 1000 мА/ч.
  • C ( Средний размер корпуса)4500-6000 мАч.
  • D (самый мощный тип батарей) до 12000 мАч.

Подведём итоги


Ni-Mn батареи имеют передовые свойства и характеристики. В этой статье были рассмотрены их основные особенности и отличительные черты. Эти аккумуляторы обладают отличными свойствами, однако у них имеются также и недостатки. Был подробно описан алгоритм восстановления, регулярное применение которого спасёт батарею от «эффекта памяти».

3batareiki.ru

Виды, Как восстановить и Заряжать

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.

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.

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.

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. . Емкость колеблется в пределах 1700-2900 мА/ч.
  • ААА. . 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 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.

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.

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.

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.

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.

istochnikipitaniy.ru

Восстановление Ni─MH аккумуляторов

Ni─MH аккумуляторы рекламируются производителями, как батареи с большой энергоёмкостью, устойчивые к холоду, и лишённые недостатков кадмиевых. Действительно, этот тип батарей не имеет в своём составе такого вредного вещества, как кадмий. Производство и переработка Ni─MH аккумуляторов не имеют тех сложностей, что для Ni─Cd. Но некоторые недостатки кадмиевых батарей у них остались. К примеру, сохранился «эффект памяти». Да и вообще, Ni─MH очень чувствительны к режимам зарядки и разрядки. Для заряда никель─металлогидридных аккумуляторов требуются продвинутые устройства. Кроме того, чтобы продлить срок службы таких элементов, нужно их периодически восстанавливать. Поговорим о том, как это можно сделать.

 

Содержание статьи

О чём нужно помнить при эксплуатации Ni─MH аккумуляторов?

Несмотря на преимущества никель─металлогидридных аккумуляторов перед никель─кадмиевыми, у них имеется ряд недостатков. И их нужно учитывать при эксплуатации.


Для начала нужно отметить, что Ni-MH аккумуляторы дороже Ni─Cd. Правда, технологии не стоят на месте и цена этих типов батарей постепенно сравнивается. Речь в этом случае ведётся об аккумуляторах распространённого форм-фактора АА («пальчиковые») и ААА («мизинчиковые»). Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют более выраженный «эффект памяти», но, тем не менее, никель─металлогидридные батареи то же сталкиваются с этой проблемой.

Никель─металлогидридные аккумуляторные батареи имеют меньшее количество циклов заряд-разряд. Первые ухудшения их эксплуатационных характеристик наблюдаются уже после 200─300 циклов заряд-разряд. Этот тип аккумуляторов имеет больший саморазряд по сравнению с Ni─Cd батарейками (примерно в 1,5 раза).

Стоит отметить и ещё один момент. Никель─металлогидридные батарейки могут отдавать большой ток, но не рекомендуется при разряде устанавливать значения, больше 0,5*С. Это приводит к значительному сокращению числа циклов заряд-разряд и уменьшению срока службы. Пока там, где требуются высокие разрядные токи, по-прежнему используются Ni─Cd аккумуляторы.

Не забывайте о том, что зарядное устройство для Ni─MH аккумуляторов будет без проблем работать с никель─кадмиевыми, но не наоборот.
Вернуться к содержанию
 

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов бывает капельная и быстрая. Капельная зарядка не рекомендуется производителями из-за того, что при ней возникает сложность с определением прекращения подачи тока на аккумулятор. В результате может идти сильный перезаряд и деградация аккумуляторов. Как правило, заряд Ni─MH аккумуляторов выполняется при помощи быстрого или ускоренного варианта зарядки. При этом КПД зарядки выше, чем при капельной. Ток заряда в этом случае ставится 0,5─1С.


Быстрая зарядка никель─металлогидридных аккумуляторных элементов включает в себя несколько этапов:
  • определение наличия батарейки;
  • квалификация аккумулятора;
  • предварительная зарядка;
  • переход к быстрой зарядке;
  • быстрая зарядка;
  • дозарядка;
  • поддерживающая зарядка.

В случае быстрой или ускоренной зарядки нужно иметь качественное ЗУ, которое может вести контроль окончания зарядки по нескольких независимым друг от друга критериям. В случае Ni─Cd аккумуляторов вполне достаточно контроля по дельте напряжения в конце заряда. В случае с никель─металлогидридными желательно, чтобы устройство вело контроль по температуре и её дельте, а также по общему времени заряда. Рекомендуем также прочитать статью о том, как заряжать Ni-MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Восстановление Ni─MH аккумуляторов

Из-за «эффект памяти» никель─металлогидридные элементы могут терять значительную часть своей ёмкости. Он проявляется меньше, чем в никель─кадмиевых, но все равно присутствует. Эффект памяти проявляется при многократных циклах неполного разряда и последующего заряда. В результате такой эксплуатации аккумулятор «запоминает» всё меньшую нижнюю границу разряда, из-за чего уменьшается ёмкость. Часть активной массы аккумуляторной батареи выпадает из процесса.

Процесс деградации Ni─MH аккумуляторов



Для устранения этого эффекта рекомендуется регулярно проводить восстановление или тренировку аккумуляторов. Для этого зарядным устройством или лампочкой проводится разрядка батареи до 0,8─1 вольта, а затем полный процесс зарядки. Если аккумулятор не проходил восстановление длительное время, то рекомендуется сделать несколько таких циклов. Рекомендуемая периодичность такой тренировки – раз в месяц.

Производители Ni─MH аккумуляторов заявляют, что «эффект памяти» отнимает около 5 процентов ёмкости. Восстановление такого количества ёмкости в результате тренировки вполне реально. В принципе, это можно измерить, разрядив полностью заряженный аккумулятор. Для этого нужно будет засечь время разрядки и умножить его на ток разряда. Это и будет ёмкость, которую нужно сравнить с номиналом. Некоторые устройства, например, iMAX B6, проводят измерения в автоматическом режиме.

Важным моментом при восстановлении Ni─MH аккумуляторов является наличие у зарядного устройства функции разряда батареи с контролем по минимальному напряжению. Это нужно для того, чтобы не допустить глубокого разряда аккумулятора при восстановлении (ниже 0,8─1 вольта). Это незаменимо для тех случаев, когда вам неизвестна начальная степень заряда батарейки, и прикинуть примерное время разряда не представляется возможным.

Когда вы не знаете степень заряженности аккумуляторной батареи, разряжать лампочкой или другим сопротивлением его нужно под постоянным контролем напряжения. Иначе такое восстановление аккумуляторной батареи кончится её глубоким разрядом. Если вы делаете восстановление целой батареи, последовательно соединённых элементов, то сначала лучше провести их полную зарядку для выравнивания степени заряженности.

Вообще, по восстановлению никель─металлогидридных аккумуляторных батарей нужно отметить следующий момент. Если батарейка уже отработала несколько лет, то подобное восстановление полным разрядом и зарядом может оказаться бесполезным. Такое восстановление полезно в качестве периодической профилактики в процессе эксплуатации батареи. Дело в том, что в процессе эксплуатации Ni─MH аккумуляторов параллельно с возникновением «эффекта памяти» происходит изменение состава и объёма электролита. Для никель─кадмиевых батарей есть примеры восстановления с помощью доливки в элементы дистиллированной воды. Об этом говорилось в статье о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Также хотелось бы отметить, что лучше всего проводить восстановление элементов по отдельности, а не всей аккумуляторной батареи целиком.
Вернуться к содержанию
 

Процессы взаимодействия элементов в аккумуляторной батарее

В заключение стоит рассмотреть состояние элементов в аккумуляторной батарее. Вы, наверняка, знаете, что никель─металлогидридные аккумуляторные батареи редко используются по одному элементу. Чаще они используются в наборе какой-нибудь аккумуляторной батареи. Например, аккумулятор для шуруповёрта с рабочим напряжением 14,4 вольта может набираться из 10─12 отдельных элементов, соединяемых последовательно.

Аккумуляторная батарея шуруповёрта Bosch



Разные элементы при производстве получают определённый разброс характеристик. У одних ёмкость больше, а у других меньше. В результате постоянной зарядки в связке элементы с меньшей ёмкостью постоянно перезаряжаются. Из-за этого идёт их быстрая деградация. Если же в сборке есть закороченные элементы, то из-за этого будет идти постоянный перезаряд остальных.

Батарейки с меньшей ёмкостью будут деградировать и при разрядке. Они разряжаются раньше, чем остальные элементы. Дальнейшая разрядка приводит к их глубокому разряду, а иногда переполюсовке. Поэтому, ремонт аккумулятора шуруповёрта часто делается простым набором исправных элементов из основной и запасной батареи.

При эксплуатации по возможности нужно стремиться к тому, чтобы степень заряженности отдельных батареек была одинаковой. Так, что при периодическом восстановлении можно проводить тренировку элементов по отдельности. Поскольку для этого требуется разбирать сборку, могут возникнуть сложности. Поэтому продвинутые зарядные устройства оснащаются режимом балансировки или выравнивания. Её можно рекомендуется проводить для новых и глубоко разряженных щелочных аккумуляторов.

При балансировке, если аккумуляторная батарея сильно разряжена (менее 0,8 вольта), проводится зарядка до напряжения 1 вольт током 0,1*С. Далее ведётся зарядка током 0,3*С, ограниченная по времени 4─5 часов. Несколько циклов заряд-разряд рекомендуется делать в случае длительного хранения аккумулятора перед тем, как его использовать.


Если у Вас есть чем дополнить статью, а также дополнения и исправления, пишите в комментариях. Оцените материал и примите участие в опросе ниже. Это поможет нам сделать сайт лучше. Удачного восстановления Ni─MH аккумуляторов!
Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Ni MH аккумуляторы: характеристика, особенности зарядки

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.

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.

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).

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.

batteryk.com

разница, отличия, можно ли заменить

Ni-Cd или Ni-Mhчто лучше для портативной техники? В этой заметке вы узнаете, какие отличия у этих двух типов аккумуляторов и насколько существенная разница между элементами с маркировкой «NiMh» и «NiCd» на корпусе.


Отличия Ni-Cd от Ni-Mh простыми словами

Ni-Cd (NiCd) — это никель-кадмиевый аккумулятор, в основе которого никелевый катод Ni(OH)2 и анод из гидроксида кадмия Cd(OH)2. Дешёвый и выносливый (долго служит), но прихотливый в зарядке.

Ni-Mh (NiMh) — это никель-металл-гидридный аккумулятор, в основе которого никелевый катод (оксид никеля NiO) и анод в виде водородного металлогидридного электрода (сплав La-Ni-Co). Более ёмкий и эффективный, но с меньшим ресурсом и дороже.

Ниже мы сделали подробное сравнение плюсов и минусов. В конце статьи вы найдёте особенности хранения NiCd и NiMh, основные характеристики элементов и параметры заряда, подробности взаимозаменяемости, например, в шуруповёртах или других автономных инструментах.



В чём разница между Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторами?

Основные отличия Ni-Cd от Ni-Mh элементов заключены по характеристикам ёмкости, эффекту памяти и экологичности. Как правило, батареи с маркировкой «NiMh» на корпусе дольше питают устройство (у них больше ёмкость), не страдают от «эффекта памяти» (почти отсутствует) и не наносят вреда окружающей среде.


Решение Ni-Cd заменить на Ni-Mh

В прошлом веке (примерно до середины 1990-х годов) в отрасли портативной электроники преобладали никель-кадмиевые (NiCd) батареи. В дальнейшем промышленники стали переходить на никель-металл-гидридные (NiMh) аккумуляторы из-за обостряющихся экологических норм.

Все сравнительные особенности (плюсы и минусы) указаны при условии примерно одинаковых габаритов и формы обоих типов аккумуляторов. Если отходить от этого условия, то могут быть значительные отклонения по количеству циклов (вплоть до 2000 циклов у NiMh, Лебедев О.А. Химические источники тока. - СПб.: ЛЭТИ, 2002. - 55с., Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003. - 224с.). В остальном интересны следующие у аккумуляторов Ni-Mh и Ni-Cd отличия.



Аккумуляторы типа Ni-Cd (NiCd)

Изобретены в 1899-м году Вальдемаром Юнгнером (Waldemar Jungner) и получили широкое распространение в 1980-х годах после успешных экспериментов по наращиванию активного материала с увеличением ёмкости на 60%. Никель-кадмиевые (NiCd) элементы питания остаются одними из самых прочных и устойчивых, что особенно актуально в таких ответственных отраслях, как авиастроение.

Плюсы:

  • Недорогие (самый дешевый тип аккумуляторов при пересчёте на цикл).
  • Высокая производительность нагрузки (способны отдавать большой ток).
  • Долгий срок службы (до 1000 циклов заряда/разряда).
  • Способны получать сверхбыструю зарядку (нужен контроль температуры и избыточного давления внутренних газов).
  • Длительный срок хранения (может храниться в разряженном состоянии, перед использованием необходимо активировать).
  • Складирование и транспортировка безопасны (принимаются авиакомпаниями в качестве груза).
  • Эффективны при экстремальных температурах (от -50°C до +40°C, зарядка при температуре ниже 0°C).
  • «Гибкий» форм-фактор (широкие возможности создания в любых размерах и вариантах установки).

Минусы:

  • Меньше ёмкость и больше вес (по сравнению с альтернативными типами при тех же размерах).
  • «Эффект памяти» (необходимо полностью разряжать перед зарядкой).
  • Кадмий токсичен (металл со сложным и трудоёмким процессом утилизации).
  • Высокая степень саморазряда (нужно заряжать после хранения, иначе теряется до 10% за первый месяц).
  • Периодически требуется «тренировка» аккумулятора (3-4 цикла заряда/разряда для восстановления).
  • Низкое напряжение со снижением от 1,5 (при первых 10%) до 1,2 В (требует много элементов для достижения высокого напряжения).


Аккумуляторы типа Ni-Mh (NiMh)

Впервые исследования в области гидрида никеля и металла проводились в 1967-м году в Женевском научно-исследовательском институте Баттеля и упирались в ограничение образования никель-водорода (NiH) из-за нестабильности гидрида металла. В 1980-х был открыт новый гидридный сплав, с которым разработку удалось завершить в 1987-м с улучшением ёмкости на 40% в сравнении со стандартными NiCd-аккумуляторами.

Плюсы:

  • Высокая удельная ёмкость (до 40% больше от стандартной ёмкости NiCd и меньший вес).
  • В большинстве случаев отсутствует «эффект памяти» (частота обслуживания снижена в 2-3 раза).
  • Экологически чистые (выгодная переработка, не содержат кадмий, ртуть, свинец, вредные химические вещества).
  • Складирование и транспортировка безопасны (принимаются авиакомпаниями в качестве груза).
  • Эффективны при отрицательных температурах (но в меньшей степени, чем NiCd).

Минусы:

  • Более высокая цена у NiMh, чем у NiCd.
  • Сложный алгоритм зарядки (более длительный, чувствителен к перезаряду, плохо поглощает перезаряд, должен быть на меньшем токе).
  • Требуют особое зарядное устройство (со стадийным алгоритмом и контролем перезаряда).
  • Излишнее тепловыделение (при быстрой зарядке и во время разрядки на высокой нагрузке).
  • Меньшая производительность при экстремальных температурах (в сравнении с NiCd).
  • Небольшой срок службы (до 500 циклов, значительно сокращается из-за глубокого разряда).
  • Скорость саморазряда почти в 2 раза выше (20% в течение первых 24 часов и растёт на 10% в месяц).

Замена гидридного материала уменьшает саморазряд и уменьшает коррозию сплава, но это сокращает и удельную энергию. Аккумуляторы для электрических силовых агрегатов используют это улучшение для достижения требуемого ресурса и длительного срока службы.



Что лучше — NiCd или NiMh?

Обычно нужно установить тот или иной аккумулятор, например, в электроинструмент. Работать предстоит на улице или в неотапливаемом помещении холодными зимними вечерами. В таком случае характеристики Ni-Cd подойдут лучше.


У NiCd лучшая эффективность на холоде и возможность заряжать при минусовых значениях температуры выручат при работе с тем же шуруповёртом в российских реалиях.

Во всех стандартных тепличных ситуациях Ni-Mh объективно выигрывает по своим техническим характеристикам у более древнего типа аккумуляторов Ni-Cd, у которых и «эффект памяти» и меньшая ёмкость. Однако в этом случае важно соблюдать правила зарядки по инструкции производителя, чтобы элемент питания прослужил как можно дольше.



Есть ли что-то лучше NiMh?

Если вас беспокоит высокая степень саморазряда Ni-Mh, то обратите внимание на усовершенствованный тип LSD Ni-Mh. Такие элементы питания стоят дороже, но оправдывают инвестиции в условиях, когда между зарядкой и непосредственно эксплуатацией проходит значительное время (например, пульты дистанционного управления).


LSD Ni-Mh — это никель-металл-гидридный аккумулятор с низким саморазрядом (Low Self-Discharge, LSD). В процессе хранения он теряет максимум 10-20% ёмкости в год и работает почти также эффективно при экстремальных температурах, как и NiCd. Срок службы увеличен до 1000-1500 циклов разряда/заряда с более высокими значениями тока под нагрузкой.

Усовершенствованные никель-металлогидридные аккумуляторые с низким саморазрядом впервые появились в 2005-м году благодаря усилиям компании Sanyo. Сегодня их производством занимается множество других брендов. Они замедляют электрический разряд за счёт более качественного разделения анода и катода с помощью полиолефинового сепаратора.



Если Ni-Cd заменить на Ni-Mh, то какой зарядник подойдёт?

Вы можете продолжить заряжать старым зарядником устройство после замены NiCd на NiMh и наоборот. Однако следует иметь ввиду, что если для Ni-Cd используется специальный адаптер (старого, даже древнего типа), то после замены аккумулятора на Ni-Mh не стоит им пользоваться.


Сейчас зарядных устройств специально для никель-кадмиевых аккумуляторов практически не существует (обязательно напишите в комментарии, если видели их в продаже).

Главное, что вам следует знать — сперва полностью разряжайте Ni-Cd и Ni-Mh, а лишь затем подключайте зарядное устройство. Так вы избежите «эффекта памяти» и всегда будете получать полностью работоспособное оборудование после зарядки. Следуйте этому правилу даже с Ni-Mh, у которого хоть и намного в меньшей степени, но всё равно проявляется эта проблема.


Есть ли особые требования для хранения Ni-Cd и Ni-Mh?

Когда нужно максимально сберечь штатные характеристики аккумуляторов обоих типов, следует придерживаться некоторых рекомендаций от производителей. Их мы выделили в этот список.


  • В сухом прохладном месте (при высоких температурах усиливается саморазряд).
  • С любым промежуточным процентом заряда (кроме полного разряда или полного заряда).
  • • Оптимально зарядить до уровня 40%-60%.
  • • В процессе хранения 1 раз в 3 месяца дозарядите (иначе саморазряд сократит процент).
  • • Храните NiCd и NiMh не дольше 5 лет.
  • • Перед началом эксплуатации после длительного хранения активируйте (полностью разрядите и зарядите).

Типы аккумуляторов для телефонов

При возникновении вопросов напишите их в комментарии или отправьте в виде личного сообщения нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.



neovolt.ru

ТОП 3 факто о ni mh аккумуляторов

Просмотров: 6913

Наука и техника не стоят на месте. Постоянно изобретаются все новые и новые виды и подвиды аккумуляторов. Но, как говорится, старый друг лучше новых двух. Относительные “старички” на рынке аккумуляторных батарей – ni mh аккумуляторы – имеют всё же ряд существенных преимуществ. И эти преимущества, невзирая на появление новых более совершенных устройств, позволяют им стабильно удерживать свою законную нишу на обширном аккумуляторном рынке.

ni mh аккумуляторы – самый используемый тип аккумуляторов, который применяется, например, для роботов-пылесосов. Почти 100% компаний, которые производят роботов-пылесосов снабжают их такими батареями.
Объясняется это тем, что производители стремятся максимально удешевить свои пылесосы, ведь конкуренты не дремлют, выиграет тот, кто предложит самую заманчивую цену. А эти аккумуляторы широкодоступны и, главное, относительно недороги.
Если эти аккумуляторы правильно обслуживать, то они будут даже долговечнее более продвинутых литиевых батарей.

Мы сегодня поговорим, в частности, об основных плюсах и минусах этих вторичных источников тока. А также упомянем принципиальные условия грамотной эксплуатации и хранения, которые позволят максимально продлить полноценную продуктивную жизнь Вашей nimh АКБ (аккумуляторной батареи). Кроме того, проанализируем, как по всем правилам заряжать ni mh аккумулятор.
Итак, давайте сначала разберемся с азами: аккумулятор ni mh что это такое?

Что представляет собой ni mh аккумулятор?

Для начала разберемся, тип аккумулятора что это такое?
Аккумулятор ni mh (никель-металл-гидридный) – это аккумулятор, пришедший ещё в прошлом веке на смену кадмиевому аккумулятору, о котором можно почитать в статье.
Эволюция аккумуляторных поколений вовсе не означает полный и безоговорочный отказ от батарей предыдущего поколения.
Просто эксплуатация более ранних моделей со временем приобретает узкоспециализированный характер с учетом достоинств и заслуг предшественников.

Конструкция никель-металл-гидридной аккумуляторной батареи:

  1. анод – водородный металлогидридный,
  2. катод – оксид никеля,
  3. электролит – гидроксид калия.

Понимание конструкции и рабочих принципов – это ключ к уразумению эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов.
Одна из применяемых схем отрицательного металлогидридного электрода фольговая, при этом паста в составе сплава и связующего вещества наносится на пористую фольгу, после чего высушивается и спрессовывается.
Другая схема предполагает наличие никелевого порошка, напрессовывающегося на никелевую сетку. Затем сетку очень сильно разогревают, и никель после этого спекается.
Также церий празеодим имеется в никель-металл-гидридных батареях.
Основной компонент, предопределяющий свойства Ni-MH аккумулятора, это водород-абсорбирующий сплав.

Основные параметры никельметаллогидридных аккумуляторов:

  1. Теоретическая энергоёмкость
  2. Удельная энергоёмкость
  3. Удельная энергоплотность
  4. ЭДС
  5. Рабочая температура
  6. Срок службы
  7. Саморазряд

Среди основных характеристик, которые отличают никельметаллогидридные аккумуляторные батареи, можно назвать емкость.

Тип аккумулятора никель-металл-гидридный применяется на данный момент, например, для детских игрушек и для моделей авто и самолетов.
Это происходит в том числе потому, что этот тип аккумулятора сравнительно недорогой относительно новейших литий-ионных Li‐ion, о которых можно почитать в статье Литий-ионный – аккумулятор нового поколения.
Также широко применяются элементы ni mh в современных электрокарах, в передовой аппаратах дл я исследования космоса, радиоаппаратуре, осветительных приборах и бытовой технике.

Характеристика

Как хранить ni mh аккумуляторы, контроль и рекомендации:

  • Хранение ni mh аккумуляторов предусматривает их полную предварительную зарядку.
    Если элемент не использовался в течение достаточного времени (сроком более месяца), владельцу следует достать его и проверить напряжение.
  • Если напряжение упало ниже 1В, то нужно провести цикл полной разрядки-зарядки, иначе впоследствии зарядить такой аккумулятор, скорее всего, уже не удастся.
    Некоторые источники предлагают сберегать батарею ni mh в холодильнике для максимального продления срока ее службы. Но при этом владелец должен следить, чтобы температура хранения не опускалась ниже нуля градусов.Нужно обязательно учитывать отличия во времени хранения при разных температурах данного типа батарей.
  • Элемент питания ni mh как объект инноваций аккумуляторных компаний
    В 2005 году на рынке был представлен новый тип аккумулятора ni mh – никель-металл-гидридные аккумуляторы, которые имеют невысокий саморазряд (от английского термина “low self-discharge nickel-metal hydride battery”, аббревиатура – LSD ni mh ).
    Саморазряд у них ниже, как следует из названия, и поэтому они дольше могут храниться без потери заряда.
    Самое главное их достоинство – это то, что они служат почти в 3 раза дольше, чем обычные ni mh аккумуляторы.
    Они более морозоустойчивы, чем обычные элементы такого типа, что в российских условиях может даже перевесить все остальные плюсы.
    Эти элементы прекрасно справляются с высокими токами разряда, и поэтому LSD ni mh прекрасно питают мощнейшие осветительные приборы, фотовспышки, модели на радиоуправлении и другие устройства, которым необходима подачи большего тока.

Достоинства и недостатки ni mh аккумуляторов

Плюсы:

  • Батареи ni mh имеют весомые достоинства – например, они гораздо менее подвержены “эффекту памяти”, и поэтому их не нужно так часто разряжать “в нуль” и потом полностью заряжать, как никель кадмиевые, то есть батареи более старой модели. Но при этом кадмиевые не нагреваются так сильно при зарядке, и в частности, благодаря этому кадмиевые батареи промышленность всё ещё продолжает выпускать, а потребители активно использовать.
  • У ni mh батарей нет “эффекта памяти”, как у кадмиевых вследствие появления никелата в отрицательно заряженном кадмиевом электроде. Однако эффекты, связанные с перезарядкой катода, присутствуют.
  • Следующее прекрасное качество – не вредят окружающей среде, так как не требуют использования кадмия.
  • Также к неоспоримым преимуществам можно отнести ощутимо большую емкость элементов питания при тех же размерах.

Недостатки аккумуляторов ni mh практика демонстрирует такие:

  1. сравнительно небольшой срок качественной службы, всего до 300 циклов зарядки-разрядки.
  2. реальная опасность возгорания при слишком продолжительной зарядке и вследствие этого высокие требования к зарядным устройствам для них.
  3. высокий саморазряд, но вследствие применения особых сплавов удалось достичь понижения скорости саморазряда до величин, близких к кадмиевым аккумуляторам).

Процесс зарядки ni mh аккумуляторов

Как правильно заряжать ni mh аккумулятор?
Зарядка ni mh аккумуляторов требует грамотного подхода, ведь понимание и соблюдение правил поможет продлить срок службы.

Продвинутые зарядные устройства дают одновременно заряжать и аккумуляторы aa ni mh (так называемые пальчиковые), и аккумуляторы ni mh aaa (минипальчиковые или мизинчиковые). Это может быть и устройство для быстрого заряда аккумуляторных батарей.

Кроме того, следует особое внимание при зарядке уделить температуре окружающей среды, так как для процесса зарядки металлогидридных аккумуляторных батарей вредна как очень низкая, так и очень высокая температура.

Контроль заряда и разряда

Заряд ni mh аккумуляторов восстанавливается с помощью специальных высокотехнологичных зарядных устройств, которые работают на основе метода контроля заряда, а также они отслеживают время процесса заряда.

АКБ каким током заряжать ni mh аккумуляторы рекомендуют производители nimh аккумуляторов?
Производители рекомендуют придерживаться величины тока в интервале от 0,75С. Ток выше 1С устанавливать не рекомендуется, так как это теоретически приводит к срабатыванию аварийного клапана, аварийному сбросу давления и, как следствие, полной утрате батареи.
Эти зарядные устройства помогают поддерживать заряд аккумуляторов на достаточном уровне без потери их емкости.
Зарядка модельных силовых NiMH АКБ чаще всего проводится током от 3 до 5 ампер.
Важно помнить, перезаряд ni mh аккумулятора очень вреден.

Напряжение заряда ni mh аккумуляторов для достижения высокой энергетической емкости
ni mh аккумуляторы как заряжать без потери емкости – пожалуй, самый актуальный вопрос для создателей зарядных устройств.
Дельта пик для ni mh аккумуляторов по напряжению используется для контроля времени окончания зарядки. Зарядное устройство само отслеживает по отрицательной дельте, когда напряжение начинает падать, и своевременно профилактически отключается, чтобы не перегрелась батарея и не продуцировала больше теплоты, чем она способна выдержать. Такое падение означает, что батарея полностью заряжена и дальнейшая зарядка угрожает функциональности и даже целостности батареи.

Как восстановить, восстановление ni mh аккумуляторов

Вследствие особенностей этого типа владелец неизбежно столкнется с закономерным вопросом: как реанимировать ni mh аккумуляторы и как гарантированно добиться заявленного производителем срока службы от 3 до 5 сотен циклов?
Эффект памяти в этих вторичных источниках тока не так критичен, но он тоже наличествует и в результате существенно снижает срок качественной эксплуатации.
Ответственные бережливые владельцы часто спрашивают, до какого напряжения можно разряжать ni mh аккумулятор?
Для ликвидации эффекта памяти с помощью зарядного устройства рекомендуется разряд до 1В и после этого полностью его зарядить. И эту процедуру в норме нужно повторять не реже 1 раза в месяц.
Обратите внимание, что владельцам ni mh аккумуляторов настоятельно рекомендуется использовать зарядное устройство для nimh с функцией разрядки, так как разряжать батарею другими способами грозит слишком большой разрядкой и последующими проблемами с зарядкой.
Дело в том, что батарею с напряжением ниже 0,9В зарядное устройство с функцией анализа просто не увидит. При такой низкой величине напряжения оно сделает вывод, что аккумулятор в гнезде зарядки попросту отсутствует, и само отключится.
Выход из такой ситуации есть – например, подыскать более простое зарядное устройство без сложного анализа, но, конечно, лучше не создавать себе дополнительных проблем и изначально работать с аккумулятором правильно на всех этапах эксплуатации.
Разрядные характеристики NiMH батарей при разных токах разряда будут отличаться.

Итак, подведем итоги и ещё раз обратим внимание на простые правила, которые помогут увеличить длительность работы ni mh аккумуляторов:

  • В случае необходимости оставить ni mh аккумуляторы на сберегание длительностью более одного месяца, убедитесь, что заряд в них содержится на уровне тридцать – пятьдесят процентов от заявленной производителем ёмкости;
  • Никельметаллогидридные батареи достаточно негативно реагируют на перезарядку и нагрев. Такие нежелательные процессы отрицательно влияют на продолжительность их бесперебойной службы и на отдаче тока аккумуляторами. Важно также учитывать, что устройство зарядки для ni mh аккумуляторов в состоянии применяться для зарядки никель кадмиевых батарей. А вот уже зарядное устройство для ni cd батарей применить при зарядке ni mh не удастся.
  • Никель-металлогидридные батареи можно в тренировочном порядке полностью заряжать с последующей полной зарядкой, но делать этого на постоянной основе без необходимости не стоит. Продвинутое зарядное устройство соответствующего качества за несколько зарядных циклов даст батарее приобрести то значение ёмкости, что было потеряно при сбережении в складском помещении и перевозке. Необходимое и достаточное количество циклов для восстановления ёмкости может очень отличаться у разных изготовителей. Возможно, что Вашему аккумулятору будет достаточно пройти не более четырех прогонов, а может так случится, что не будет хватать и сотни;
  • Следует помнить, что после прекращения процесса заряда или разряда будет полезно отложить батарею с целью остывания. Важно, что зарядку в диапазоне ниже пяти и выше пятидесяти градусов осуществлять не нужно. Иначе время работы Вашего ni mh аккумулятора значительно уменьшится;
  • Категорически не следует разряжать ni mh батарею ниже критического значения напряжения 0,9В. В противной ситуации большинство бюджетных зарядных устройств элементарно не в состоянии будут активировать зарядку. Если все-таки Ваше устройство для зарядки не сможет идентифицировать такой чрезмерно разряженный элемент питания, возможно будет попробовать подсоединить батарейку к наружному источнику питания (с силой тока 90 тысяч 160 милиАмпер), подтянув напряжение выше значения 0,9В;
  • В процессе эксплуатации постоянно той же самой батареи элементов в режиме дозарядки следует разряжать источник питания до 0,9 В с последующим полным зарядом его в зарядном устройстве. Эту процедуру проделывают единожды на каждые десять циклов дозарядки Ваших ni mh батарей.

chistyjdom.ru

Никель-металлгидридные аккумуляторы / Habr

Исследования в области никель-металлгидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса). Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.

Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.

Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов
Преимущества

・ бОльшая емкость — на 40% и более, чем обычные NiCd батареи
・ намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами — циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже
・ простая возможность транспортировки — авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий
・ экологически безопасны — возможна переработка

Недостатки

・ ограниченное время жизни батареи — обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).
・ эффект памяти — NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)
・ Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.
・ Высокий саморазряд батарей
・ Ограниченная мощностная емкость — при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.
・ Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.
・ Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)

Конструкция NiMH аккумуляторов и АКБ

Современные никель-металлгидридные аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах. Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.

В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Что же обозначают загадочные буквы A и B в составе сплава? – Под символом A скрывается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.

Для отрицательных электродов типа AB5 используется смесь редкоземельных элементов группы лантана (компонент А) и никель с примесями других металлов (кобальт, алюминий, марганец) – компонент B. Для электродов типа AB2 используются титан и никель с примесями циркония, ванадия, железа, марганца, хрома.

Никель-металлгидридные аккумуляторы с электродами типа AB5 имеют большее распространение из-за лучших показателей циклируемости, несмотря на то, что аккумуляторы с электродами типа AB2 более дешевы, имеют большую емкость и лучшие мощностные показатели.

В процессе циклирования происходит колебания объема отрицательного электрода до 15-25% от исходного за счет поглощения/выделения водорода. В результате колебаний объема возникает большое количество микротрещин в материале электрода. Это явление объясняет, почему для нового никель-металлгидридного аккумулятора необходимо произвести несколько «тренировочных» циклов заряда/разряда для приведения значений мощности и емкости аккумулятора к номинальным. Также у образования микротрещин есть и отрицательная сторона – увеличивается площадь поверхности электрода, которая подвергается коррозии с расходованием электролита, что приводит к постепенному увеличению внутреннего сопротивления элемента и снижению емкости. Для уменьшения скорости коррозийных процессов рекомендуется хранить никель-металлгидридные аккумуляторы в заряженном состоянии.

Отрицательный электрод имеет избыточную емкость по отношению к положительному как по перезаряду, так и по переразряду для обеспечения приемлемого уровня выделения водорода. Из-за коррозии сплава постепенно уменьшается емкость по перезаряду отрицательного электрода. Как только избыточная емкость по перезаряду исчерпается, на отрицательном электроде в конце заряда начнет выделяться большое количество водорода, что приведет к стравливанию избыточного количества водорода через клапаны элемента, «выкипанию» электролита и выходу аккумулятора из строя. Поэтому для заряда никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо специальное зарядное усройство, учитывающее специфику поведения аккумулятора для избегания опасности саморазрушения аккумуляторного элемента. При сборе батареи аккумуляторов необходимо предусмотреть хорошую вентиляцию элементов и не курить рядом с заряжающейся никель-металлгидридной батареей большой емкости.

Со временем в результате циклирования возрастает и саморазряд аккумулятора за счет появления больших пор в материале сепаратора и образовании электрического соединения между пластинами электродов. Эта проблема может быть временно решена путем нескольких циклов глубокого разряда аккумулятора с последующим полным зарядом.

При заряде никель-металлгидридных аккумуляторов выделяется достаточно большое количество тепла, особенно в конце заряда, что является одним из признаков необходимости завершения заряда. При собирании нескольких аккумуляторных элементов в батарею необходима система контроля параметров батареи (BMS), а также наличие терморазмыкающихся токопроводящих соединительных перемычек между частью аккумуляторных элементов. Также желательно соединять аккумуляторы в батарее путем точечной сварки перемычек, а не пайки.

Разряд никель-металлгидридных аккумуляторов при низких температурах лимитируется тем фактом, что эта реакция эндотермическая и на отрицательном электроде образуется вода, разбавляющая электролит, что приводит к высокой вероятности замерзания электролита. Поэтому, чем меньше температура окружающей среды, тем меньше отдаваемая мощность и емкость аккумулятора. Напротив, при повышенной температуре в процессе разряда разрядная емкость никель-металлгидридного аккумулятора будет максимальной.

Знание конструкции и принципов работы позволит с большим пониманием отнестись к процессу эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов. Надеюсь, информация, почерпнутая в статье, позволит продлить жизнь вашей аккумуляторной батареи и избежать возможных опасных последствий из-за недопонимания принципов безопасного использования никель-металлгидридных аккумуляторов.

P.S. youROCK посоветовал вставить несколько графиков и картинок, не хотел этого делать из-за соображений копирайта, однако попробую их вставить со ссылкой на источник

Зависимось характеристик никель-металлгидридной аккумуляторной батареи на 6В от циклирования

емкость и саморазряд показаны в процентах от номинальных
изображение взято с batteryuniversity.com/parttwo-36.htm

Разрядные характеристики NiMH-аккумуляторов при различных
токах разряда при температуре окружающей среды 20 °С


изображение взято с www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Никель-металлгидридная батарейка Duracell

изображение взято с www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Схема перспективного направления создания биполярных аккумуляторных батарей

схема взятя с Биполярные свинцово-кислотные батареи

Сравнительная таблица параметров различных типов аккумуляторов

  NiCd NiMH Lead Acid Li-ion Li-ion polymer Reusable
Alkaline
Энергетическая плотность (W*час/кг) 45-80 60-120 30-50 110-160 100-130 80 (начальная)
Внутреннее сопротивление
(включая внутренние схемы), мОм
100-200
при 6В
200-300
при 6В
<100
при 12В
150-250
при 7.2В
200-300
при 7.2В
200-2000
при 6В
Число циклов заряда/разряда (при снижении до 80% от начальной емкости) 1500 300-500 200-300 500-1000 300-500 50
(до 50%)
Время быстрого заряда 1 час типовое 2-4 часа 8-16 часа 2-4 часа 2-4 часа 2-3 часа
Устойчивость к перезаряду средняя низкая высокая очень низкая низкая средняя
Саморазряд / месяц (при комнатной температуре) 20% 30% 5% 10% ~10% 0.3%
Напряжение элемента (номинальное) 1.25В 1.25В 3.6В 3.6В 1.5В
Ток нагрузки
— пиковый
— оптимальный
20C
1C
5C
0.5C и ниже
5C
0.2C
>2C
1C и ниже
>2C
1C и ниже
0.5C
0.2C и ниже
Температура при эксплуатации (только разряд) -40 to
60°C
-20 to
60°C
-20 to
60°C
-20 to
60°C
0 to
60°C
0 to
65°C
Требования к обслуживанию Через 30 – 60 дней Через 60 – 90 дней Через 3 – 6 месяцев Не требуется Не требуется Не требуется
Типовая цена
(US$, только для сравнения)
$50
(7.2В)
$60
(7.2В)
$25
(6В)
$100
(7.2В)
$100
(7.2В)
$5
(9В)
Цена на цикл (US$) $0.04 $0.12 $0.10 $0.14 $0.29 $0.10-0.50
Начало коммерческого использования 1950 1990 1970 1991 1999 1992

таблица взята с www.ixbt.com/mobile/review/batacademy.shtml

habr.com

характеристики, плюсы и минусы, зарядка

Современные устройства постепенно вытесняют устаревшие модели, однако Ni-MH-аккумуляторы продолжают применяться до сих пор. Это объясняется доступной ценой и наличием некоторых преимуществ. Такие источники питания часто устанавливаются в роботы-пылесосы. При правильном обслуживании они могут проработать дольше, чем литийионные (Li-ion) батареи.

Аккумуляторная батарея Ni-MH типа.

Что представляет собой Ni-MH-аккумулятор

Этот элемент питания пришел на смену кадмиевым батареям, разработанным в XX в. Конструкция и принцип работы почти не отличаются от характеристик предшественника.

Конструкция никель-металл-гидридной аккумуляторной батареи

Понимание строения и технических характеристик помогает узнать, как работает никелевый элемент питания.

Схема батареи включает такие детали:

  • отрицательный электрод, состоящий из металлогидрида;
  • положительный электрод, выполненный из оксида никеля;
  • электролит – калия гидроксид.
Ni-MH аккумуляторы – конструкция: батарейки и аккумуляторной батареи.

При производстве металлогидридного анода используют фольговую технологию. Пастообразный сплав и связующий компонент наносят на пористый материал. Конструкцию просушивают и прессуют. При производстве катода применяют никелевый порошок, наносимый на решетку из того же металла. При прогревании сетки вещество спекается.

В состав батареек входят также церий, празеодим. Технические характеристики аккумулятора зависят от типа впитывающего водород сплава.

Схема, иллюстрирующая работу Ni-MH аккумулятора.

Основные параметры и характеристика

Все NiMH-батареи являются перезаряжаемыми. Существуют элементы питания разных размеров. Некоторые модели сейчас применяются редко, например батарейка “Крона”. Этот источник питания выдавал напряжение 9 В.

Сейчас применяются такие аккумуляторы:

  1. Пальчиковые (АА). Емкость достигает 2900 мА/ч.
  2. Мизинчиковые (AAA). Помечаются надписью MN2400 или MX2400. Мощность источников питания достигает 1000 мА/ч.
  3. Средние (С). От пальчиковых батареек отличаются большими размерами. Емкость достигает 6000 мА/ч.
  4. Большие (D). Имеют самую большую мощность – до 11500 мА/ч.

Металлогидридные источники выдают напряжение 1,5 или 1,2 В. При последовательном соединении 10 батареек можно добиться напряжения 15 В.

Сравнение характеристик никелевых аккумуляторов.

Как хранить Ni-MH-аккумуляторы

При отправке на хранение аккумуляторы полностью заряжают. После длительного пребывания батареи в нерабочем состоянии нужно проверить ее напряжение. При снижении этого параметра до 1 В элемент разряжают. Пользоваться им можно будет только после восстановления заряда.

Если отказаться от проведения такой процедуры, изделие выйдет из строя.

Некоторые специалисты советуют хранить аккумуляторы в холодильнике. Считается, что это продлевает срок эксплуатации. Температура корпуса батареи не должна принимать отрицательные значения. Учитывают и рекомендуемое время хранения.

Достоинства и недостатки

Пользователи отмечают такие преимущества никель-металлогидридных аккумуляторов:

  1. Отсутствие эффекта памяти. Их не нужно полностью разряжать и заряжать, как источники питания старого образца. Однако кадмиевые батарейки не нагреваются при зарядке, поэтому от их применения пока не отказываются. Отсутствие эффекта памяти у никелевых элементов объясняется наличием особого вещества в отрицательном электроде.
  2. Безопасность для окружающей среды. В состав батарейки входит меньше вредных веществ, кроме того, они не содержат кадмия.
  3. Увеличенная емкость. При тех же размерах никель-металлогидридные аккумуляторы дольше держат заряд.

К отрицательным качествам относят следующие:

  1. Небольшой срок службы. Емкость начинает постепенно снижаться после 300 циклов зарядки.
  2. Способность к возгоранию. Если устройство, снабженное аккумулятором, постоянно находится подключенным к электросети, батарея может взорваться или воспламениться.
  3. Быстрый саморазряд. Применение никелевого сплава позволило снизить этот показатель до значений, свойственных кадмиевым батареям.

Аккумуляторы такого типа заряжают стандартными или быстрыми способами.

Характеристики и рекомендации по методам заряда Ni-MH аккумуляторов.

Капельный тип

Этот способ зарядки не изменяет технические характеристики элемента питания. Процесс не прекращается даже после восстановления мощности. При этом выбирается наименьшая сила тока, это препятствует перегреву и возгоранию. Зарядное устройство для NiMH-аккумуляторов должно выдавать силу, равную 0,05С (С – емкость батареи).

Время зарядки рассчитывается на основании начальной мощности и номинальной емкости.

Быстрая подзарядка

Процесс быстрой зарядки включает такие этапы:

Временная характеристика Ni-MH аккумуляторов при быстрой зарядке.
  1. Подготовка. На этой стадии подается ток минимальной силы, определяется напряжение на контактах. Если показатель составляет более 1,8 В, зарядка не начинается. Проверка наличия батарейки осуществляется на всех стадиях, если изделие извлекается из ЗУ.
  2. Классификация элемента питания. На этом этапе определяют уровень заряда. При напряжении менее 0,8 В подзарядку не начинают. В таком случае запускается процесс предзарядки. Этот режим предназначен для восстановления мощности критически разряженного аккумулятора.
  3. Предзарядка. На этой стадии подается ток силой 0,1-0,3С. Предзарядка длится полчаса. Если напряжение аккумулятора не определяется, процесс прекращается, батарейка считается непригодной к дальнейшей эксплуатации.
  4. Переходный этап. Сила тока медленно растет в течение 2-5 минут. При этом отслеживают температуру. При критических показателях зарядное устройство отключают.
  5. Быстрая зарядка. Подается ток силой 0,5-1С. Важным является своевременное прекращение процесса, поэтому состояние батареи контролируют по нескольким параметрам.

 

Ускоренная зарядка

На первых стадиях зарядки подают ток силой 10С. Показатель снижают до 1С после достижения уровня заряда в 70%. Длительность первого этапа зависит от степени разряда.

При длительной подаче тока высокой силы батарея легко выходит из строя, поэтому применять ускоренную зарядку можно только при наличии навыков.

Рекомендации по разрядке и зарядке АКБ

Чтобы предотвратить перегрев или перезаряд батареи, выполняют такие рекомендации:

  1. Процесс восстановления прекращают при минимальном нагреве корпуса. Температуру контролируют постоянно.
  2. Использование метода максимального времени. Время набора заряда высчитывается заранее.
  3. Оценка напряжения во время заряда. Изменение этого показателя подскажет, когда нужно прекращать зарядку.
  4. Использование автоматических ЗУ. Такой прибор самостоятельно оценивает все параметры и отключается при необходимости.
  5. Контроль силы тока. Показатель не должен превышать 1С – это приводит к срабатыванию контроллера, аварийному снижению давления и выходу заряжаемого аккумулятора из строя.

Для восстановления емкости батарею разряжают до 1В, после чего полностью заряжают. Тренировку проводят 1 раз в месяц. Для зарядки новых АКБ используют ЗУ с функцией разрядки. Подключение потребителей энергии приводит к критической потере заряда.

Автоматическое ЗУ не сможет распознать элемент, подающий напряжение менее 0,9 В – устройство сигнализирует о том, что батарея в гнезде отсутствует.

Правила использования аккумуляторных батарей

При эксплуатации никель-металлогидридных аккумуляторов соблюдают такие рекомендации:

  1. При отправке на хранение батарею заряжают до 50% емкости.
  2. Не используют зарядные устройства, предназначенные для кадмиевых элементов питания. NiMH-аккумуляторы более чувствительны к повышению температуры и перезаряду.
  3. Тренировочные разряды-заряды проводить необязательно. Использование качественного зарядного устройства помогает батарее восстановить емкость за несколько циклов зарядки.
  4. После зарядки источник питания оставляют на несколько минут. Нельзя заряжать АКБ при температуре ниже -5 °С и выше +50 °С. Это снижает срок службы изделия.

При частом выполнении дозарядки аккумулятор нужно периодически разряжать и полностью заряжать.

 

talkdevice.ru

Держатели элементов АА. Попытка восстановить емкость отработанных NiCd и NiMh аккумуляторов.

Купил на Али кучку держателей для аккумуляторов (или просто батареек) формата АА… Вещь бывает нужна в хозяйстве, тем более, если собираешь или ремонтируешь какие-либо электронные приборы или гаджеты. Собственно больше то и писать о них было бы нечего (ну только оценить сопротивление контактов, померить длину проводков и оценить на зуб и глаз пластмассу — что будет в обзоре), но наткнулся на одну статью в интернете и родилась идея проверить, можно ли восстановить емкость отработавших свой срок NiCd и NiMh аккумуляторов, которых накопилось в хозяйстве, и выбросить их просто на свалку рука не поднимается, т.к такие элементы нужно сдавать на утилизацию… Что из этого получилось, и вообще получилось ли… Можно узнать прочитав обзор…
Внимание — много фото, трафик!!!

Вот собственно, сама статья, которую я упоминал в оглавлении обзора…

Начал искать еще информацию про восстановление утративших емкость NiCd и NiMh АКБ и поиск привел меня на занимательную статью на английском, которую вы сможете прочитать пройдя по ссылке: batteryuniversity.com/learn/archive/memory_myth_or_fact Не знающие английский могут воспользоваться возможностями автоматического перевода на русский системой Google. Из статьи я вынес главное, что элементы NiCd и NiMh имеют память (у NiCd это очень выражено, у NiMh менее выражено, но все же эффект имеет место), и что бы продлить жизнь им, необходимо разряжать, до определенного напряжения перед зарядкой.

Наверное многие знают об этом, что производитель рекомендует разряжать аккумуляторы до остаточного напряжения 0.9-1В, а только потом ставить на зарядку. Но часто это игнорируется и со временем элементы теряют емкость, в них образуются кристаллы солей кадмия и никеля. И что бы их, хотя бы частично, разбить, нужно разряжать аккумуляторы небольшим током до остаточного напряжения 0.4-0.5В…

Кстати, немного о том, как устроен аккумулятор: Основу любого аккумулятора составляют положительный и отрицательный электроды. Разберем на основе NiCd аккумулятора. Положительный электрод (катод) содержит гидрооксид никеля NiOOH с графитовым порошком (5-8%), а отрицательный (анод) — металлический кадмий Cd в виде порошка.

Аккумуляторы этого типа часто называют рулонными, так как электроды скатаны в цилиндр (рулон) вместе с разделяющим слоем, помещены в металлический корпус и залиты электролитом. Разделитель (сепаратор), увлажненный электролитом, изолирует пластины друг от друга. Он изготавливается из нетканого материала, который должен быть устойчив к воздействию щелочи. Электролитом чаще всего выступает гидрооксид калия KOH с добавкой гидроксида лития LiOH, способствующего образованию никелатов лития и увеличения емкости на 20%.

Никель-металлогидридные аккумуляторы по своей конструкции являются аналогами никель-кадмиевых аккумуляторов, а по электрохимическим процессам — никель-водородных аккумуляторов. Удельная энергия Ni-MH-аккумулятора значительно выше удельной энергии Ni-Cd- и Ni-Н2-аккумуляторов
Аккумулятор NiMh (Никель-металлогидридный), устроен почти так же как NiCd:

Положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором, свернуты в виде рулона, который вставлен в корпус и закрыт герметизирующей крышкой с прокладкой. Крышка имеет предохранительный клапан, срабатывающий при давлении 2-4 МПа в случае сбоя при эксплуатации аккумулятора.

Вооружившись знаниями, я решил попробовать собрать нечто подобное как в статье «Автоматическая разряжалка», и на практике проверить поможет это или нет, восстановить, хотя бы частично, утратившие емкость аккумуляторы… Собрал такое тестовое устройство по схеме приведенной в статье. В статье в качестве индикации была применена лампочка на 1В 75мА, уж не знаю где автор нашел такую. Так же в статье было предложено использовать светодиод, но эта идея не пройдет, поскольку все светодиоды при 1-1.5В не светят… Потому в качестве индикатора был применен амперметр…

Начальный ток разрядки свежезаряженной АКБ составляет 250мА, и постепенно падает. При остаточном напряжении в 1В, ток разряда снижается до 30-40мА, как раз примерно такой ток и нужен, что бы попытаться разбить кристаллы «шлака» в аккумуляторе…
Провел небольшое тестирования «убитого» радиотелефоном Ni-Mh аккумулятора формата ААА, всего было проведено 4 цикла заряда-разряда. Тестирование проводилось таким образом: Аккумулятор был разряжен до рекомендуемого производителем напряжения в 1В и был полностью заряжен при помощи автоматического Зарядного устройства Soshine (спасибо китайцам)

Зарядное устройство считает количество «закаченного» в АКБ заряда, конечно это неправильный способ оценки емкости, т.к нужно измерять емкость АКБ при разряде, а не заряде (в дальнейшем будем измерять емкость правильно), но косвенно можно судить, изменяется или нет емкость «убитого» аккумулятора…

Лирическое отступление

Кстати, на Муське, многие авторы этим «грешат», измеряя емкость аккумуляторов при помощи всеми любимого, «белого доктора»… Измерив «вдуваемый» в аккумулятор заряд, с важным видом рассуждают о емкости батареи, не учитывая, что не всё «вдутое» можно «выдуть» назад, а так же многочисленные потери энергии на саморазряд, нагрев батареи и т.п. Любой обзор девайса имеющего USB порт, считается не полным, если в нем нет фотографии «белого доктора». Китайцы вероятно обогатились на продажах этих супер-устройств для тестирования...))))


Полностью заряженный аккумулятор взял 480мА/ч «заряда» и был поставлен на разрядку в изготовленное разрядное устройство… Отсечка разрядки произошла при остаточном напряжении АКБ при 0.5В… Это значение зависит от параметров транзисторов, использованных в разрядном устройстве… Цикл Заряда-Разряда повторяли 4 раза… Результаты предварительного тестирования привожу ниже:

1- заряд — 680мА/ч

2- заряд — 726мА/ч

3- заряд — 737мА/ч

4- заряд — 814мА/ч

Что ж мы видим положительную динамику… По крайней мере, в аккумулятор входит все больше «заряда», но к сожалению это только косвенная оценка емкости, а что бы оценить точно, нужно разряжать аккумулятор измеряя емкость…
Чем мы и займемся далее))))
Для правильной оценки емкости аккумуляторов было заказано новое Зарядно-разрядное устройство ВМ200 в у китайцев… Оно способно разряжать АКБ и измерять емкость, это будет намного точнее…

Поскольку можно сразу же тестировать 4 АКБ, было решено переделать разряжалку, и сделать её тоже 4-х канальной. Зарядно-разрядное устройство ВМ200 конечно способно самостоятельно разряжать АКБ, но делает она это до остаточного напряжения 0.9В, а это мало, мне необходимо разрядить каждый элемент до 0.4В, потому была найдена схема другого разряжающего устройства в интернете

Я перевел эту схему на современные элементы и размножил до 4-х каналов…
Получилось вот такое разрядное устройство:


Поскольку во всех 4-х каналах, я выставляю одинаковое напряжение отсечки компараторов, то обошелся одним стабилитроном и одним построечным резистором на все четыре канала…
Для желающих повторить, даю ссылку на печатную плату, на ней все элементы подписаны


Вот тут-то мы и дошли до наших держателей для АКБ или батареек… Мне нужно было 4 шт, остальные уйдут «про запас»… Как обычно ссылка уже идет в «никуда», потому я поставил в заголовке аналогичный товар у другого продавца. Под спойлером прикладываю скриншот заказа, а то не поверят, что я заказываю запчасти у китайцев… ))))

Скрин заказа


Пока ко мне на всех парáх, на рикшах китайцы, в поте лица, везут мои 2 посылки, позволю себе короткое лирическое отступление… Обязательно найдутся пару читателей «муськи», которые скажут, что я занимаюсь фигней, тем более изготавливая печатные платы, и вообще надо не париться, а просто выкидывать отслужившие аккумуляторы… Возможно, это и правильно, но у каждого свой путь, кто-то водку пьет, кто-то в баню ходит, ну а мне нравится что-то созидать, пусть даже это кажется кому-то бессмысленным… Главное, что мне это нравится, ну а вам я желаю просто хорошо отдохнуть, читая мой обзор, может быть узнать что-то новое и обсудить это в комментариях, только не доводите споры до «холивара»… )))
Пока ждал посылку, сделал модуль индикации, вместо вольтметра для первого варианта платы, что на двух транзисторах…

развлекаюсь под спойлером

Это все сделано на микросхеме LM3914, практически по типовой схеме с даташита. Питание 5В от какой-то зарядки сотового телефона… На плате есть перемычка, которой можно переключать микросхему из режима «Точка», в режим «Столбик» и обратно…

обратная сторона

Когда горит один красный светодиод, напряжение на АКБ, равно 0.2В, когда горит весь столбик — значит на АКБ 1.2В. Каждый потухший светодиод сообщает, что напряжение на АКБ упало еще на 0.1В… Удобно использовать эту плату в виде вольтметра индикатора с довольно высокой точностью...

Наконец то обе посылки пришли, я не буду описывать распаковку, взвешивание, измерение размеров, ибо и так понятно, что держатели батареек формата АА, чуть больше самих батареек… Вот общий вид держателя.

Пластмасса упругая, держит аккумулятор хорошо, более того, довольно сложно пальцами вытащить батарейку, приходится поддевать каким-либо тонким предметом, отверткой, например.
Проверим сопротивление пружинного контакта. 2 миллиОма…

Длина проводов (красного и черного) около 15 см.

Настроим теперь напряжение отсечки компараторов, это можно сделать на любом канале из четырех. И проверим ток которым будут разряжаться наши аккумуляторы… Подаем на разрядное устройство 5В с какого то источника питания от сотового телефона. Видим что все светодиоды горят. Зеленый сигнализирует, что подключено питание, а красные 4 светодиода нам сообщают, что все компараторы находятся в закрытом состоянии, и разряд не происходит.

Описание процесса настройки и фотографии под спойлером

Присоединяем к первому каналу лабораторный блок питания и даем 1.2В — это напряжение полностью заряженного аккумулятора… Видим, что началась разрядка током 70мА (справа точный амперметр имеющий 4 разряда после запятой)

Обратите внимание, что светодиод первого канала потух, сигнализируя, что началась разрядка в этом канале…

При напряжении на аккумуляторе в 0.5В ток разряда составляет 40мА, в принципе как раз примерно такой ток нам и нужен для успешного разбиения образовавшихся кристаллов…

При напряжении 0.4В компаратор закрывается и разрядка на этом окончена. Обратите внимание, что ток на амперметре стал нулевой

При помощи кримпера (не дешевый, профессиональный, куплен на Али), обжимаем провода в специальные наконечники для разъемов

Получается вот такой обжатый наконечник… Приятно работать профессиональным инструментом, хотя он и не дешев, но удобство и результат стоят того.

Ну что же… все готово, отбираем кандидатов на восстановление емкости. Под номерами 1 и 2 идут NiMh аккумуляторы от электробритвы «Panasonic» изначальная емкость не известна. После 3 лет работы в электробритве полностью заряженных аккумуляторов не стало хватать на один сеанс бритья. Под номерами 3 и 4 NiCd аккумуляторы, изначальная емкость 600мА, отработали свое в электрокардиографе…
Поскольку аккумуляторы долго лежали без использования, сначало необходимо их «взбодрить», это можно сделать на Зарядном устройстве ВМ200 выбрав режим Gharge-Refresh — зарядное устройство проведет 3 цикла разрядки до 0.9В, а затем полная зарядка и так 3 раза. При этом емкость незначительно повышается. Таким образом мы исключим погрешность, незначительного повышения емкости, которая добавится после нескольких циклов «тренировки» долго лежащих без работы аккумуляторов. Тренировка была проведена, по времени заняло примерно 36 часов

Теперь можно приступить к процессу восстановления…

Вставляем все аккумуляторы в зарядное устройство, выбираем режим «Зарядка-Тест»… и ждем… После полной зарядки током 200мА, ЗУ разрядит аккумуляторы до 0.9В током 100мА и посчитает отданную емкость. Будем оперировать ей, как начальной емкостью до восстановления.

Вот под утро зарядное устройство выдало посчитанную емкость аккумуляторов, её будем использовать как начальные значения, Никель-Кадмиевые аккумуляторы потеряли половину своей начальной емкости, Никель-металлогидридные, не известно сколько имели емкости изначально, подозреваю, где-то 1200мАч, но это не важно, нам главное динамика и восстановление емкости.

Ставим все аккумуляторы в разрядное устройство, видим, что все красные светодиоды потухли, во всех четырех каналах началась разрядка аккумуляторов. При постижении остаточного напряжения 0.4В на каждом аккумуляторе, компараторы закроются, и красные светодиоды зажгутся, сигнализируя об окончании разрядки. Это может занять много времени…

Пришел с работы, на разрядном устройстве горят все 4 красных светодиода. На всякий случай замерил вольтметром остаточное напряжение на всех аккумуляторах. Примерно 0.4В на каждом…

Ну что же, начинаем повторять цикл разрядки-зарядки. Долго-нудно, день-ночь. Все тестирование заняло 4 суток. На дисплее ЗУ ВМ200 видна положительная динамика, все больше и больше заряда «входит» в аккумуляторы… Видно что метод работает...)))))

Но точки над i расставит заключительное тестирование емкости аккумуляторов при разряде.
5 циклов зарядки-разрядки прошли… Ставим аккумуляторы на определение емкости, это режим «Gharge-Test»… Ну и вот окончательный результат — вердикт…

Как мы видим, емкость какой была, такой и осталась… Чуда не произошло, хотя все говорило, что аккумуляторы восстанавливаются, т.к. растет «закачиваемая» емкость… Но увы…
На этом месте Муськовчане, имеющие гуманитарное образование, опечалено закрыли обзор и поставили мне жирный минус… Муськовчане, имеющие инженерное образование, похихикали и подумали, что законы физики, химии, старость и старуху с косой никто еще не обманул… И они об этом заранее знали… Но… Есть одно небольшое НО…
Как вы помните, я ранее писал про восстановление аккумуляторов формата ААА от радио телефона, в начале статьи… Аккумуляторы отработали 2 года, и перестали держать заряд. Если снять телефон с зарядки, через 10-15 минут на экране мигал значок разряженной батарейки, и требовал поставить телефон на зарядку. Если его требование игнорировалось, то телефон просто отключался. Это было примерно год назад. После 4-х циклов разряда-заряда, я опять поставил аккумуляторы в телефон, и они уже год как работают в нем, пусть ставить на зарядку телефон приходится немного чаще, чем с новыми аккумуляторами, НО!!! Телефон нормально работает год с восстановленными аккумуляторами!!! Почему и как, я не знаю… Но факт остается фактом…
Теперь вернем заряженные аккумуляторы в бритву «Panasonic»… До восстановления аккумуляторов хватало примерно на 4-5 минут после полной зарядки… Потом бритва неизбежно «умирала»… Ну что же, проверим, поставил аккумуляторы на место… Я побрился… потом еще 25 минут держал бритву включенной… Жужжит, как имеющая новые аккумуляторы… Дальше не стал мучить двигатель… выключил… Чувствую, что мне еще хватит этих аккумуляторов на некоторое время…
Выводы я делать не буду, каждый может сделать их самостоятельно… Спасибо всем, кто дочитал мой обзор до конца…
В завершение обзора, по традиции животное… Животному понравилась пластмасса и сопротивление пружинного контакта, но крайне не понравилась длина проводков… Длинее надо… и шуршун должен быть на конце проводков…

Дополнительная информация

mysku.ru

Никель-кадмиевый аккумулятор — Википедия

Никель-кадмиевые аккумуляторы Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5–8%), электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19–1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21–25%), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка). ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора — около 1,37 В, удельная энергия — порядка 45–65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 900 циклов заряда-разряда. Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20–25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd) наряду с никель-солевыми аккумуляторами могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных (NiMH) и литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые нужно хранить заряженными.

В 1899 году Вальдмар Юнгнер (Waldmar Jungner) из Швеции изобрёл никель-кадмиевый аккумулятор, в котором в качестве положительного электрода использовался никель, а в качестве отрицательного — кадмий. Двумя годами позже Эдисон (Edison) предложил альтернативную конструкцию, заменив кадмий железом. Из-за высокой (в сравнении с сухими или свинцово-кислотными аккумуляторами) стоимости, практическое применение никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов было ограниченным.

После изобретения в 1932 году Шлехтом (Shlecht) и Акерманом (Ackermann) спрессованного анода было внедрено много усовершенствований, что привело к более высокому току нагрузки и повышенной долговечности. Хорошо известный сегодня герметичный никель-кадмиевый аккумулятор стал доступен только после изобретения Ньюманом (Neumann) полностью герметичного элемента в 1947 году.

Принцип действия никель-кадмиевых аккумуляторов основан на обратимом процессе:

2NiOOH + Cd + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 E0 = 1,37 В.

Никелевый электрод представляет собой пасту гидроксида никеля, смешанную с проводящим материалом и нанесенную на стальную сетку, а кадмиевый электрод — стальную сетку с впрессованным в неё губчатым кадмием. Пространство между электродами заполнено желеобразным составом на основе влажной щелочи, который замерзает при -27°С[1]. Индивидуальные ячейки собирают в батареи, обладающие удельной энергией 20–35 Вт*ч/кг и имеющие большой ресурс — несколько тысяч зарядно-разрядных циклов.

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³
  • Удельная мощность: 150…500 Вт/кг
  • ЭДС = 1,37 В
  • Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В (MIN допустимое для большинства бытовых аккумуляторов - 0,8В! Разряжать ниже = гарантированно уничтожить батарею)
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость
  • Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда.
  • Саморазряд: 10% в месяц
  • Рабочая температура: −50…+40 °C

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно — в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за пять минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжёлых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается с 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100% ёмкости и 1% оставшейся ёмкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0,1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование ёмкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае контроллер побуждает пользователя выполнять всё новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Бытовой никель-кадмиевый аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость, и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd-аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде — тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию. Для полной разрядки батареи и выравнивания напряжений на каждом разряжаемом элементе можно подключить цепочку из двух кремниевых диодов и резистора на каждый элемент, тем самым ограничив напряжение на уровне 1-1.1 В на элемент. При этом падение напряжения на каждом кремниевом диоде составляет 0,5–0,7 В, поэтому выбирать диоды для цепочки необходимо вручную, используя, например, мультиметр. После длительного хранения батареи необходимо провести два-три цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной ёмкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Иногда в сети Интернет можно встретить такую фразу "Необходимо полностью разрядить аккумулятор перед его зарядкой". Это означает, что аккумулятор надо разрядить до некоторого минимального значения напряжения. Для большинства бытовых аккумуляторов оно находится в диапазоне 0,9-0,8В. Конкретную величину надо уточнять в документации на аккумулятор. Разрядка ниже данного минимального напряжения ведёт к необратимому изменению характеристик аккумулятора, его "смерти".

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганцево-цинковых и марганцево-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов/винтовёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

Длительный срок хранения, относительная нетребовательность к постоянному уходу и контролю, способность стабильно работать на морозе до -40 °C и отсутствие возможности возгорания при разгерметизации в сравнении с литиевыми, малый удельный вес в сравнении со свинцовыми и дешевизна в сравнении с серебряно-цинковыми, меньшее внутренне сопротивление, большая надёжность и морозостойкость в сравнении с NiMH обуславливают по-прежнему широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы[править | править код]

Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26Д и Д-0,06 с зарядным устройством к аккумулятору Д-0,06

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются также в герметичном "таблеточном" конструктиве, наподобие батареек для часов. Электроды в таком аккумуляторе — две прессованные тонкие таблетки из активной массы, сложенные в пакет с сепаратором и плоской пружиной и завальцованные в никелированный стальной корпус диаметром с монету. Используются для питания различных, в основном маломощных, нагрузок (током C/10-C/5). Допускают только небольшие зарядные токи, не более С/10, так как внутри корпуса должна успевать происходить рекомбинация выделяющихся газов. Благодаря замкнутой конструкции допускают длительный перезаряд с непрерывной рекомбинацией и выделением избыточной энергии в виде тепла. Напряжение такого аккумулятора ниже, чем у негерметичного, и мало изменяется в процессе разряда вследствие избытка активной массы катода, создаваемого с целью ускорения рекомбинации кислорода.

Дисковые аккумуляторы (как правило, в батареях по 3 шт. в общей оболочке, типоразмера аналогичного советскому Д-0,06) широко применялись в персональных компьютерах выпуска 1980–90 годов, в частности PC-286/386 и ранних 486, для питания энергонезависимой памяти настроек (CMOS NVRAM) и часов реального времени при отключенном сетевом питании. Срок службы аккумуляторов в таком режиме составлял несколько лет, после чего батарея, в большинстве случаев — впаянная в материнскую плату, подлежала замене. С развитием CMOS-технологии и уменьшением потребляемой мощности NVRAM и RTC аккумуляторы были вытеснены одноразовыми литиевыми элементами ёмкостью порядка 200 мА·ч (CR2032 и др.), устанавливаемыми в гнёзда-защёлки и легко заменяемыми пользователем, с аналогичным сроком непрерывной работы.

В СССР дисковые аккумуляторы были практически единственными доступными в широкой продаже аккумуляторами (кроме автомобильных и, позднее, NiCd размера AA на 450 мА·ч). Помимо отдельных элементов, предлагалась 9-вольтовая батарея из семи аккумуляторов Д-0,1 с разъёмом, аналогичным "Кроне", которая, однако, входила в отсек питания не у всех радиоприёмников, для которых предназначалась. Поставлялись только простейшие зарядные устройства с током С/10, заряжавшие аккумулятор или батарею примерно за 14 часов (время контролировалось пользователем).

Название
аккумулятора
Диаметр,
мм
Высота,
мм
Напряжение,
В
Ёмкость,
А*ч
Рекомендуемый
ток разряда, мА
Применение
Д-0,03 11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты,
слуховые аппараты
Д-0,06 15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры,
слуховые аппараты, дозиметры
Д-0,125 20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики[уточнить], миниатюрные радиоприёмники
Д-0,26 25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки, калькуляторы (Б3-36)
Д-0,55 34,6 9,8 1,2 0,55 55 прицел ночного видения 1ПН58 (блок из пяти Д-0.55С), фотовспышки, аккумуляторные электрические фонарики, калькуляторы (Б3-34)[1]
7Д-0,125 8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

NiCd-аккумуляторы производят множество фирм, в том числе такие крупные интернациональные компании, как GP Batteries, Samsung (под брендом Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann и др. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), "Космос", ЗАО "Опытный завод НИИХИТ", НИИХИТ (АО).

Плавка продуктов утилизации NiCd-аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации — более дорогое, чем для утилизации свинцовых батарей.

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd-аккумуляторов.
  1. Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова. Неограническая химия. Том 3. Химия переходных элементов.. — Москва: Академия, 2004. — 368 с. — ISBN 5-7695-1436-1.

ru.wikipedia.org

О типах литий-ионных батарей

Под литий-ионными батареями подразумевают целый класс батарей, которые существенно различаются своими электрохимическими, а следовательно и потребительскими качествами.

Наиболее распространенные сейчас: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiNMC. Следует особо отметить, что абсолютно все литиевые аккумуляторы не имеют эффекта памяти. Также абсолютно все литиевые аккумуляторы нуждаются в системе контроля заряда и разряда. Каждый конкретный элемент обладает минимальной и максимальной границей напряжения, пересекать которые категорически запрещается. В противном случае в элементе происходят необратимые изменения, что меняет его химическую структуру и приводит к частичной или полной потере работоспособности элемента и, иногда, к самовозгоранию. Отметим, что при соблюдении указанных производителем тока разряда, границ напряжений и температуры любые литиевые аккумуляторы полностью безопасны.

 

LiCoO2: Литий-кобальтовые

Обладают очень высокой удельной энергоемкостью, что предопределило их использование в портативной электронике. Однако такие аккумуляторы не способны отдавать большие токи и обладают небольшим ресурсом, что затрудняет их использование в электротранспорте.

 Очень высокая удельная энергоемкость           

 Небольшой срок службы (300-500 циклов или 3 года)
 Плохо переносят пониженные температуры

 

Средняя точка: 3.7 В
Удельная энергоемкость: ~ 240 Втч/кг

 

LiMn2O4: Литий-марганцевые

Обладают средней удельной энергоемкостью, но могут быть разряжены большими токами (до 15С). Кроме того, обладают большим ресурсом – до 1000 циклов или 5 лет. Также этот тип литиевого аккумулятора обладает очень важной особенностью – самобалансировкой. Когда напряжение заряда достигает максимального значения, литий-марганцевый элемент начинает выделять тепло, стремясь не превысить пороговое напряжение. Такой эффект позволяет использовать эти элементы с минимальным контролем. Большое распространение такие аккумуляторы получили в дорогостоящем силовом инструменте. Часто применяются в легком электротранспорте.

 

Средняя точка: 3.6 В
Удельная энергоемкость: ~ 150 Втч/кг

 

LiFePO4: Литий-железо-фосфатные

Обладают самым большим ресурсом среди литиевых аккумуляторов – от 1500 до 7000 циклов или 10-25 лет. В то же время имеют самую низкую удельную энергоемкость среди литиевых аккумуляторов. Способны разряжаться и заряжаться очень большими токами. Литий-фосфатные батареи наиболее безопасны среди литиевых аккумуляторов, что крайне важно при использовании в электротранспорте. Могут разряжаться на сильном (до –30 градусов) морозе при небольшой потере емкости и единственные из литиевых аккумуляторов могут заряжаться при отрицательных температурах с использованием особой методики. Модель аккумуляторной батареи LiFePO4 для электровелосипедов у нас в продаже.

 

Средняя точка: 3.2 В
Удельная энергоемкость: ~ 140 Втч/кг

Сочетание указанных свойств делает LiFePO аккумулятор практически идеальным кандидатом для электровелосипедов. Готовые батареи зачастую обладают более высокой ценой и увеличенным весом, однако огромный ресурс и стабильность параметров позволяет эксплуатировать их продолжительное время.

 

LiNMC: Литий-никель-марганец-кобальтовые

Новинка среди серийно выпускаемых литиевых аккумуляторов. Собрали в себе достоинства всех типов литиевых батарей и частично избежали основных недостатков. Высокая удельная энергоемкость, химическая стабильность, морозоустойчивость, большой ресурс, большая токоотдача – это все вобрали в себя литий-никель-марганец-кобальтовые элементы, LiNMC. В данный момент серийно устанавливаются в электромобили компании Tesla. Модель аккумуляторной батареи LiNMC для электровелосипедов у нас в продаже.

 

Средняя точка: 3.6 В
Удельная энергоемкость: ~ 240 Втч/кг

 

LiPoly: Литий-полимерные

Литий-полимерные аккумуляторы - это не отдельный тип литиевой химии аккумуляторов, а лишь способ изготовления, когда электролит представляет собой густой гель, а корпус – тонкую оболочку. При этом тип используемой литиевой химии может быть любым. Часто таким названием пытаются выделить аккумуляторы с определенными параметрами и это некорректно.

Изначально такие аккумуляторы нашли применение в мобильных телефонах – ячейка могла иметь разные габариты и тонкий корпус, что облегчало ее размещение в корпусе телефона. Сегодня литий-полимерные аккумуляторы большой удельной энергоемкости используются повсеместно: в мобильных телефонах, планшетах, навигаторах и прочей потребительской электронике.

Уже несколько лет под таким названием выделен целый большой раздел литиевых аккумуляторов, так называемые модельные аккумуляторы, используемые в радиоуправляемых моделях для хобби – самолетах, вертолетах, многовинтовых коптерах. Такие аккумуляторы имеют небольшие габариты и характеризуются огромными токами разряда. Широкое распространение радиоуправляемых моделей позволило максимально удешевить производство подобных аккумуляторов, которые изготавливаются на многочисленных фабриках в Китае, преимущественно ручным способом, часто из сырья сомнительного происхождения.

Работая на огромных разрядных токах (для модели вертолета нормальным считается полет в 5 минут, в течение которых аккумулятор полностью разряжается, что соответствует току минимум 12С длительно, хотя на практике больше, так как вертолет потребляет ток неравномерно) такие аккумуляторы подвергаются серьезным нагрузкам, сильно нагреваются и в их химической структуре происходят быстрые необратимые изменения. Очень часто это выражается в виде газообразования. Внешне такой аккумулятор раздувается, увеличивая внутреннее сопротивление, и становится неспособным нормально переваривать прежние большие токи. Тем не менее, их продолжают использовать, и самым благоприятным исходом становится преждевременный разряд и падение дорогостоящей модели. Гораздо хуже если подобный аккумулятор самовоспламеняется в процессе разряда или даже через несколько часов после заряда. В интернете можно найти множество видеороликов о воспламенении подобных аккумуляторов при перезаряде (поискать можно по ключевым словам lipo fire). Стоит отметить, что такой пожар может произойти внезапно, даже в ячейке, которая внешне выглядит новой, не раздувшейся и лежит на полке дома, ночью (известны несколько случаев с трагическим исходом).

Причин подобного поведения модельных ячеек множество. Во-первых, это экстремальные токи, которыми разряжают и, иногда, заряжают такие аккумуляторы. Во-вторых, упаковка, которая подразумевает минимальный вес и отсутствие каких-либо защитных частей. Ячейки склеиваются друг с другом клейкой лентой, а сверху стягиваются пленкой, при этом оставаясь абсолютно незащищенными к внешним воздействиям. В-третьих, специфика применения таких элементов (несколько десятков циклов на огромных токах и в утиль) и требования рынка - «полегче, помощнее, подешевле» позволяют производителю закрывать глаза на выбор материала сепаратора, его толщину и однородность, что приводит к весьма печальным последствиям в плане безопасности.

Низкая цена, доступность и модульность таких аккумуляторов обусловила их частое применение в самодельном легком электротранспорте (в частности в электровелосипедах). Известны случаи использования огромного количества маленьких модельных ячеек в качестве батареи для электроавтомобиля. Стоит отметить, что батареи из таких аккумуляторов могут и должны применяться только очень опытными пользователями, которые очень хорошо понимают поведение таких ячеек, обладают необходимым оборудованием для обязательного мобильного и стационарного контроля параметров и несколькими зарядными устройствами для балансировки и общей зарядки.

 

Наши батареи

Предлагаемые нами аккумуляторные батареи LiFePO4 и LiNMC спроектированы с учетом основных требований безопасности электротранспорта. В частности использованы сепараторы и внутренняя оболочка японской компании Showa Denko. Ячейки для каждой батареи проходят обязательное тестирование и обладают практически идентичными параметрами. За состоянием батареи следит система контроля - BMS, которая не позволит ячейкам перезарядиться или переразрядиться, а также проследит за точной балансировкой. Отличительной особенностью является тот факт, что BMS изготавливаются производителем ячеек самостоятельно, а не заказываются отдельно. Это позволяет оптимально подобрать их параметры и следить за качеством элементной базы. Батареи упакованы в надежный и в то же время легкий корпус. Учитывая автоматизированный послойный контроль во время изготовления и последующее тестирование элементов на фабрике, готовые батареи обладают наилучшими характеристиками и большим сроком службы.

Несмотря на строгий заводской контроль качества, мы проверяем наши батареи перед продажей на специально разработанном и откалиброванном оборудовании. Каждая аккумуляторная батарея имеет серийный номер, гарантийный талон и технический паспорт, который содержит результаты проверки данного конкретного экземпляра батареи и его измеренную емкость.

e4bike.ru


Смотрите также