Nikal metal hidridne baterije (ni mh) pripadaju alkalnoj skupini. Takvi uređaji kemijskog tipa proizvode struju, pri čemu nikal oksid djeluje kao katoda, a elektroda metalnog hidrida vodika djeluje kao anoda. Ti su uređaji po strukturi slični nikal-vodikovim uređajima, ali kapacitetom nekoliko puta premašuju metalhidridne uređaje.

Povijest nastanka i razvoja

Nikal-metal-hidridne baterije počele su se proizvoditi 60-ih godina 20. stoljeća. A proizvodnja je započela zbog značajnih nedostataka njihovih prethodnika - nikal-kadmijevih uređaja. Metalhidridne baterije mogu koristiti različite skupove metala. Za masovnu proizvodnju razvijene su posebne legure, koji bi mogao raditi na sobnoj temperaturi.

Ozbiljna masovna proizvodnja započela je 1980-ih. Iako se takvi uređaji i danas usavršavaju. Moderno Nikal-metal-hidridne baterije mogu pružiti do 500 ciklusa punjenja i pražnjenja zahvaljujući upotrebi legura nikla i drugih metala rijetkih zemalja.

U takvim uređajima kao što je Krona, napon je općenito u početku 8,2 V. S vremenom se postupno smanjuje na 7,4 V. Nakon dulje upotrebe, kasniji pad se događa mnogo brže. Metalhidridne baterije imaju veći kapacitet (otprilike 20% veći) od kadmijskih uređaja, ali imaju kraći vijek trajanja (200−500 ciklusa punjenja/pražnjenja). Također imaju veću stopu samopražnjenja, otprilike 1,5-2 puta.

Ako govorimo o takvom faktoru kao što je "efekt pamćenja", onda je on ovdje gotovo nevidljiv. Ako Baterija je stalno u upotrebi, možete je puniti i kada je već napola napunjena, ali kada se neko vrijeme nije koristio, tada ga je potrebno spriječiti tako da se potpuno isprazni i zatim napuni.

Takvi izvori napajanja često se koriste za različitu opremu koja zahtijeva autonomni rad. U pravilu se takve tehnologije koriste u AAA ili AA baterijama, ali postoje i druge mogućnosti, na primjer, barathea za industriju. Područja korištenja takvih izvora energije mnogo su veća od njihovih prethodnika. Ni MH baterije nemaju otrovne komponente Zbog toga se koriste za mnoge zadatke.

Danas postoje 2 vrste takvih uređaja:

1. 1500−3000 miliampera na sat. Ova skupina se koristi za uređaje koji imaju povećanu potrošnju energije u kratkom vremenskom razdoblju. Video kamere i fotoaparati, uređaji na daljinsko upravljanje i drugi uređaji koji zahtijevaju puno energije.
2. 300−1000 miliampera na sat. Takve baterije se koriste za uređaje koji troše struju nakon određenog vremena, na primjer, walkie-talkie svjetla ili igračke. Vrlo sporo troše energiju.

Možete ih puniti metodom kapanja i brzo. Ali u uputama, u pravilu, proizvođač navodi da se ne preporučuje punjenje prvom metodom, jer se naknadno mogu pojaviti poteškoće u određivanju kada se trenutna opskrba uređaja zaustavlja.

Ako ih punite na ovaj način, može doći do ozbiljnog prekomjernog punjenja, što će dovesti do djelomičnog kvara uređaja ili smanjenja njegovog kapaciteta. Ni mh bateriju trebate napuniti brzom metodom. Učinkovitost će u ovom slučaju biti nešto veća nego kod verzije kapanja.

Proces punjenja baterije može se podijeliti u nekoliko točaka:

• ugradnja baterije u punjač;
• Tip baterije;
• početno punjenje;
• brzo punjenje;
• ponovno punjenje;
• naplata održavanja.

Ako je u tijeku brzo punjenje, poželjno je da baterija ima dobru podršku. Nikal-kadmijeve baterije imaju dovoljno delta kontrole. Ni mh baterije moraju imati minimalnu kontrolu temperature i delta.

Za dugotrajan rad ni mh baterija potrebno je znati i slijediti nekoliko savjeta čija redovita uporaba može jamčiti dugotrajnost. Da biste to učinili, morate znati samo nekoliko stvari.

U početku se morate pripremiti na činjenicu da se baterije ne smiju pregrijati, jako isprazniti ili ponovno napuniti. Pod tim uvjetima, vrijeme rada može se povećati nekoliko puta.

Za dugotrajni rad koriste se sljedeće metode:

Kako biste pravilno izračunali formulu za punjenje ni mh baterije, morate primijeniti sljedeću formulu: vrijeme punjenja je jednako kapacitetu podijeljenom sa strujom punjača. Na primjer, postoji baterija kapaciteta 4000 miliampera na sat. Punjač ima struju od 1000 miliampera na sat: 4000 / 1000 = 4.

Potrebna pravila koja se moraju poštovati tijekom rada baterije:

1. Takvi uređaji su vrlo osjetljivi na pregrijavanje, a ono će vrlo loše utjecati na njihov rad. Oni gube izlaznu struju i sposobnost oslobađanja raspoloživog naboja.
2. Prije aktivnog korištenja baterijske ćelije, za njenu najbolju izvedbu, možete izvesti nekoliko ciklusa pražnjenja i punjenja uređaja. To će maksimalno povećati kapacitet koji je izgubljen tijekom transporta i skladištenja nakon proizvodnje.
3. Tijekom dugotrajnog skladištenja bez uporabe bateriju treba ostaviti napunjenu do najviše 30-40% njenog maksimalnog kapaciteta.
4. Nakon punjenja ili pražnjenja baterije, morate joj dati vremena da se ohladi.
5. Preporuča se s vremena na vrijeme (svakih 8-10 ciklusa punjenja) bateriju isprazniti do 0,98 i potpuno je napuniti. To će produljiti njegovo vrijeme rada.
6. Takve baterije potrebno je isprazniti maksimalno do 0,98. Ako je ta brojka niža, uređaj se jednostavno može prestati puniti.

Zbog fenomena koji se naziva "efekt memorije", baterije s vremena na vrijeme gube neke početne performanse i karakteristike. Taj se učinak javlja kao posljedica ponovljenih ciklusa nepotpunog punjenja i pražnjenja.

Baterija pamti manje (gornje i donje) granice i značajno smanjuje svoj kapacitet.

Ali ako se problem već pojavio, morate pravilno trenirati i vratiti bateriju da biste ga riješili. Izvode se sljedeći koraci:

• Pomoću punjača ili žarulje morate isprazniti bateriju na 0,801 V;
• potpuno napunjen.

Ako određena baterija nije dugo bila podvrgnuta takvoj profilaksi, tada je potrebno napraviti nekoliko postupaka. Preporučljivo je provoditi trening punjenja i pražnjenja jednom svaka 3-4 tjedna.

Proizvođači NiMh baterija tvrde da takav učinak ne može oduzeti više od 5% kapaciteta. Prilikom vježbanja važno je koristiti punjače s mogućnošću pražnjenja s postavljenim minimalnim pragom. To je potrebno kako bi se osiguralo da se baterija ne isprazni u potpunosti, jer se kasnije uopće ne može puniti. Takav punjač je vrlo koristan kada je stanje napunjenosti baterije nepoznato i nemoguće ga je približno procijeniti.

Ako je razina napunjenosti nepoznata, tada se pražnjenje mora provesti pod pažljivom kontrolom punjača, jer to može dovesti do dubokog pražnjenja. Kada provodite održavanje cijele baterije, prvo je morate potpuno napuniti kako biste izjednačili kapacitet.

U slučaju kada je baterija već dugo radila (2-3 godine), obnavljanje na ovaj način može biti beskorisno. Takve radnje mogu pomoći samo u procesu rada baterije. Kod korištenja baterije, osim efekta pamćenja, mijenja se i količina ulivenog elektrolita prema dolje. Važno je napomenuti da je bolje održavati svaki element zasebno nego cijelu bateriju odjednom. To će pojačati učinak. Takve baterije mogu raditi 1-5 godina. To ovisi o konkretnom proizvođaču i modelu.

Prednosti i mane metalhidridnih uređaja

Ako usporedimo nikal-metal-hidridne baterije s kadmijevim baterijama, tada značajna prednost u rezervi energije prvih nije jedina njihova prednost. Proizvođači baterija, nakon što su odustali od uporabe kadmija, napravili su veliki korak prema korištenju ekološki prihvatljivih materijala.

Time je uvelike lakše riješiti problem zbrinjavanja rabljenih proizvoda.

Zahvaljujući takvim prednostima kao što su izdržljivost, prihvatljivost za okoliš, visoka učinkovitost i upotreba materijala kao što je nikal, Ni MH baterije svakim danom dobivaju na popularnosti. Također su dobri jer se s čestim punjenjem i pražnjenjem preventivno održavanje za vraćanje kapaciteta mora provoditi jednom svaka 3-4 tjedna.

Oni također imaju svoje nedostatke:

1. Proizvođači takvih baterija ograničili su jedan set na 10 ćelija zbog činjenice da se s vremenom povećava mogućnost promjene polariteta uređaja.
2. Takve baterije rade u užim temperaturnim uvjetima. Već na -10 °C ili +40 °C gube svoju učinkovitost.
3. Pri punjenju takvih baterija stvara se velika toplina, pa su im potrebni posebni osigurači koji sprječavaju pregrijavanje.
4. Često se nepotrebno samoprazne. To se događa zbog reakcije nikl elektrode s vodikom elektrolita.

Tijekom ciklusa punjenja/pražnjenja, količina kristalne rešetke se s vremenom smanjuje. To doprinosi pojavi hrđe i pukotina tijekom interakcije s elektrolitom.

Prednosti velikih i malih kontejnera

Kada kupujete takve baterije, ne morate uvijek gledati njihov kapacitet. Kako se kapacitet baterije povećava, povećava se i njeno samopražnjenje. Primjer je baterija kapaciteta 2400 mAh i 1500 mAh. Nakon nekoliko mjeseci korištenja jača baterija izgubit će više kapaciteta od slabije. Baterija od 2400 mAh za nekoliko će mjeseci biti usporediva po kapacitetu s uređajem od 1500 mAh, a nakon nekog vremena čak će imati nižu snagu napunjenosti od slabije baterije.

Ako uzmemo u obzir praksu korištenja takvih uređaja, onda se koristi u uređajima koji zahtijevaju veliku potrošnju energije u kratkom vremenu. Na primjer, to mogu biti igrači, modeli s radijskom kontrolom ili videorekorderi.

Nimh baterije su izvori energije koji se klasificiraju kao alkalne baterije. Slične su nikal-vodikovim baterijama. Ali razina njihovog energetskog kapaciteta je veća.

Unutarnji sastav ni mh baterija sličan je sastavu nikal-kadmijevih izvora napajanja. Za pripremu pozitivnog terminala koristi se kemijski element, nikal, dok se negativni terminal priprema pomoću legure koja uključuje metale koji apsorbiraju vodik.

Postoji nekoliko tipičnih dizajna nikal metal hidridnih baterija:

• Cilindar. Za odvajanje vodljivih stezaljki koristi se separator, koji ima oblik cilindra. Na poklopcu se nalazi ventil za hitne slučajeve koji se lagano otvara kada se tlak značajno poveća.
• Prizma. U takvoj nikl-metal-hidridnoj bateriji elektrode su koncentrirane naizmjenično. Za njihovo odvajanje koristi se separator. Za smještaj glavnih elemenata koristi se kućište od plastike ili posebne legure. Za kontrolu tlaka, ventil ili senzor je umetnut u poklopac.

Među prednostima takvog izvora energije su:

• Specifični energetski parametri izvora energije povećavaju se tijekom rada.
• Kadmij se ne koristi u pripremi vodljivih elemenata. Stoga nema problema s odlaganjem baterije.
• Odsutnost neke vrste "efekta pamćenja". Stoga nema potrebe za povećanjem kapaciteta.
• Kako bi se nosili s naponom pražnjenja (smanjili ga), stručnjaci prazne jedinicu na 1 V 1-2 puta mjesečno.

Među ograničenjima koja se odnose na nikal metal hidridne baterije su:

• Usklađenost s utvrđenim rasponom radnih struja. Prekoračenje ovih vrijednosti dovodi do brzog pražnjenja.
• Rad ove vrste napajanja u jakim mrazima nije dopušten.
• Toplinski osigurači uvode se u bateriju, uz pomoć kojih određuju pregrijavanje jedinice i povećanje razine temperature na kritičnu vrijednost.
• Sklonost samopražnjenju.

Punjenje nikal metal hidridne baterije

Proces punjenja nikal metal hidridnih baterija uključuje određene kemijske reakcije. Za njihov normalan rad potreban je dio energije koju punjač isporučuje iz mreže.

Učinkovitost procesa punjenja je dio energije koji prima izvor energije koji je pohranjen. Vrijednost ovog pokazatelja može varirati. Ali nemoguće je postići stopostotnu učinkovitost.

Prije punjenja metalnih hidridnih baterija proučite glavne vrste, koje ovise o veličini struje.

Vrsta punjenja kap po kap

Ova vrsta punjenja baterija mora se pažljivo koristiti jer dovodi do smanjenja vijeka trajanja. Budući da se ova vrsta punjača isključuje ručno, proces zahtijeva stalni nadzor i regulaciju. U ovom slučaju postavljen je minimalni pokazatelj struje (0,1 ukupnog kapaciteta).

Budući da prilikom punjenja ni mh baterija na ovaj način maksimalni napon nije postavljen, fokusiraju se samo na indikator vremena. Za procjenu vremenskog intervala koristite parametre kapaciteta koje ima ispražnjeni izvor napajanja.

Učinkovitost ovako napunjenog napajanja je oko 65-70 posto. Stoga proizvodne tvrtke ne preporučuju korištenje takvih punjača jer utječu na parametre performansi baterije.

Brzo punjenje

Prilikom određivanja kojom se strujom mogu puniti ni mh baterije u brzom načinu rada, uzimaju se u obzir preporuke proizvođača. Trenutna vrijednost je od 0,75 do 1 ukupnog kapaciteta. Ne preporučuje se prekoračenje postavljenog intervala, jer se aktiviraju ventili za hitne slučajeve.

Za punjenje nimh baterija u brzom načinu rada, napon je postavljen od 0,8 do 8 volti.

Učinkovitost brzog punjenja ni mh napajanja doseže 90 posto. Ali ovaj se parametar smanjuje čim vrijeme punjenja završi. Ako ne isključite punjač na vrijeme, tlak unutar baterije će se početi povećavati i temperatura će se povećati.

Da biste napunili ni mh bateriju, učinite sljedeće:

• Prethodno punjenje

U ovaj način se ulazi ako je baterija potpuno ispražnjena. U ovoj fazi struja je između 0,1 i 0,3 kapacitivnosti. Zabranjeno je koristiti jake struje. Vremenski period je oko pola sata. Čim parametar napona dosegne 0,8 volti, proces se zaustavlja.

• Prelazak na ubrzani način rada

Proces povećanja struje provodi se u roku od 3-5 minuta. Temperatura se prati tijekom cijelog razdoblja. Ako ovaj parametar dosegne kritičnu vrijednost, punjač se isključuje.

Na brzo punjenje Struja nikl-metal-hidridnih baterija postavljena je na 1 od ukupnog kapaciteta. U ovom slučaju, vrlo je važno brzo isključiti punjač kako ne biste oštetili bateriju.

Za praćenje napona koristite multimetar ili voltmetar. To pomaže eliminirati lažne pozitivne rezultate koji nepovoljno utječu na rad uređaja.

Neki punjači za ni-mh baterije ne rade konstantnom, već pulsirajućom strujom. Struja se dovodi u određenim intervalima. Opskrba impulsnom strujom potiče jednoliku raspodjelu elektrolitskog sastava i aktivnih tvari.

• Naknada za dodatno i održavanje

Da biste napunili ni mh bateriju, u posljednjoj fazi indikator struje se smanjuje na 0,3 kapaciteta. Trajanje - oko 25-30 minuta. Zabranjeno je povećavati ovo vremensko razdoblje, jer to pomaže smanjiti razdoblje rada baterije.

Brzo punjenje

Neki modeli punjača za nikal-kadmijeve baterije opremljeni su brzim načinom punjenja. Da biste to učinili, struja punjenja je ograničena postavljanjem parametara na 9–10 kapaciteta. Trebate smanjiti struju punjenja čim se baterija napuni do 70 posto.

Ako se baterija puni u ubrzanom načinu rada dulje od pola sata, struktura terminala koji nose struju postupno se uništava. Stručnjaci preporučuju korištenje ove vrste punjača ako imate iskustva.

Kako pravilno napuniti napajanje, a također eliminirati mogućnost prekomjernog punjenja? Da biste to učinili, morate slijediti ova pravila:

1. Kontrola temperature ni mh baterija. Potrebno je prekinuti punjenje NIMH baterija čim temperatura naglo poraste.
2. Za nimh napajanja postavljena su vremenska ograničenja koja vam omogućuju kontrolu procesa.
3. Iscjedak ni mh punjive baterije a moraju se puniti na naponu od 0,98. Ako se ovaj parametar značajno smanji, tada se punjači isključuju.

Ponovna proizvodnja nikal metal hidridnih izvora napajanja

Proces obnavljanja ni mh baterija je eliminirati posljedice "efekta pamćenja", koje su povezane s gubitkom kapaciteta. Vjerojatnost ovog učinka se povećava ako je jedinica često nepotpuno napunjena. Uređaj fiksira donju granicu, nakon čega se kapacitet smanjuje.

Prije vraćanja izvora napajanja pripremite sljedeće stavke:

• Žarulja potrebne snage.
• Punjač. Prije uporabe važno je razjasniti može li se punjač koristiti za pražnjenje.
• Voltmetar ili multimetar za određivanje napona.

Žarulja ili punjač opremljen odgovarajućim načinom rada povezani su s baterijom vlastitim rukama kako biste je potpuno ispraznili. Nakon toga se aktivira način punjenja. Broj ciklusa oporavka ovisi o tome koliko dugo baterija nije korištena. Preporuča se ponoviti proces treninga 1-2 puta tijekom mjeseca. Inače, na ovaj način obnavljam one izvore koji su izgubili 5-10 posto ukupnog kapaciteta.

Za izračun izgubljenog kapaciteta koristi se prilično jednostavna metoda. Dakle, baterija je potpuno napunjena, nakon čega se isprazni i mjeri kapacitet.

Ovaj proces će biti znatno pojednostavljen ako koristite punjač, ​​s kojim možete kontrolirati razinu napona. Također je korisno koristiti takve jedinice jer se smanjuje vjerojatnost dubokog pražnjenja.

Ako razina napunjenosti nikal-metal-hidridnih baterija nije utvrđena, tada se žarulja mora pažljivo postaviti. Pomoću multimetra prati se razina napona. Jedino se tako sprječava mogućnost potpunog pražnjenja.

Iskusni stručnjaci provode restauraciju jednog elementa i cijelog bloka. Tijekom perioda punjenja postojeće punjenje se izjednačava.

Vraćanje izvora energije koji je bio u upotrebi 2-3 godine, s punim punjenjem ili pražnjenjem, ne donosi uvijek očekivani rezultat. To je zato što se elektrolitski sastav i vodljivi terminali postupno mijenjaju. Prije uporabe takvih uređaja obnavlja se elektrolitski sastav.

Pogledajte video o vraćanju takve baterije.

Pravila za korištenje nikal-metal-hidridnih baterija

Vijek trajanja ni-mh baterija uvelike ovisi o tome smije li se izvor napajanja pregrijati ili biti znatno prepunjen. Osim toga, stručnjaci savjetuju uzimanje u obzir sljedećih pravila:

• Bez obzira na to koliko će dugo biti pohranjeni izvori energije, moraju se puniti. Postotak napunjenosti mora biti najmanje 50 od ukupnog kapaciteta. Samo u ovom slučaju neće biti problema tijekom skladištenja i održavanja.
• Baterije ovog tipa osjetljive su na prekomjerno punjenje i pretjerano zagrijavanje. Ovi pokazatelji imaju štetan učinak na trajanje uporabe i količinu struje. Ovi izvori napajanja zahtijevaju posebne punjače.
• Ciklusi obuke nisu potrebni za NiMH napajanje. Uz pomoć provjerenog punjača vraća se izgubljeni kapacitet. Broj ciklusa restauracije uvelike ovisi o stanju jedinice.
• Svakako napravite pauze između ciklusa oporavka i proučite kako napuniti iskorištenu bateriju. Ovo vremensko razdoblje potrebno je da se jedinica ohladi i razina temperature padne na potrebnu razinu.
• Postupak punjenja ili ciklus obuke provodi se samo u prihvatljivom temperaturnom rasponu: +5-+50 stupnjeva. Ako prekoračite ovu brojku, povećava se vjerojatnost brzog kvara.
• Prilikom punjenja pazite da napon ne padne ispod 0,9 volti. Uostalom, neki punjači ne pune ako je ta vrijednost minimalna. U takvim slučajevima moguće je spojiti vanjski izvor za vraćanje napajanja.
• Ciklička restauracija provodi se pod uvjetom da postoji neko iskustvo. Uostalom, ne mogu se svi punjači koristiti za pražnjenje baterije.
• Postupak skladištenja uključuje niz jednostavnih pravila. Nije dopušteno skladištiti izvor napajanja na otvorenom ili u prostorijama u kojima temperatura pada na 0 stupnjeva. To izaziva skrućivanje elektrolitskog sastava.

Ako se istovremeno ne puni jedan, već nekoliko izvora energije, tada se stupanj napunjenosti održava na postavljenoj razini. Stoga neiskusni potrošači obnavljaju bateriju zasebno.

Nimh baterije su učinkoviti izvori energije koji se aktivno koriste za kompletiranje raznih uređaja i jedinica. Ističu se određenim prednostima i značajkama. Prije njihove uporabe potrebno je uzeti u obzir osnovna pravila korištenja.

Video o Nimh baterijama

Značajke punjenja Ni─MH baterija, zahtjevi punjača i osnovni parametri

Nikal-metal-hidridne baterije postupno se šire tržištem, a tehnologija njihove proizvodnje se unapređuje. Mnogi proizvođači postupno poboljšavaju svoje karakteristike. Posebno se povećava broj ciklusa punjenja i pražnjenja i smanjuje samopražnjenje Ni─MH baterija. Ovaj tip baterije proizveden je kao zamjena za Ni─Cd baterije i postupno ih istiskuje s tržišta. Ali postoje neka područja uporabe u kojima nikal-metal-hidridne baterije ne mogu zamijeniti kadmijeve. Osobito tamo gdje su potrebne velike struje pražnjenja. Obje vrste baterija zahtijevaju pravilno punjenje kako bi im se produžio vijek trajanja. Već smo pričali o punjenju nikal-kadmijevih baterija, a sada je red na punjenje Ni-MH baterija.

Tijekom procesa punjenja u bateriji se odvija niz kemijskih reakcija koje koriste dio dovedene energije. Drugi dio energije pretvara se u toplinu. Učinkovitost procesa punjenja je onaj dio isporučene energije koji ostaje u “rezervi” baterije. Vrijednost učinkovitosti može varirati ovisno o uvjetima punjenja, ali nikada nije 100 posto. Važno je napomenuti da je učinkovitost pri punjenju Ni-Cd baterija veća nego u slučaju nikal-metal-hidridnih baterija. Proces punjenja Ni─MH baterija odvija se uz veliko oslobađanje topline, što nameće svoja ograničenja i značajke. Više o tome pročitajte u članku na navedenoj poveznici.

Brzina punjenja najviše ovisi o snazi ​​dovedene struje. Kojom strujom puniti Ni─MH baterije ovisi o odabranoj vrsti punjenja. U ovom slučaju, struja se mjeri u frakcijama kapaciteta (C) Ni─MH baterija. Na primjer, s kapacitetom od 1500 mAh struja 0,5C bit će 750 mA. Ovisno o brzini punjenja nikal-metal-hidridnih baterija, razlikuju se tri vrste punjenja:

• Drip (struja punjenja 0.1C);
• Brzo (0,3C);
• Ubrzano (0,5─1C).

Općenito, postoje samo dvije vrste punjenja: kap po kap i ubrzano. Brzo i ubrzano praktički su ista stvar. Razlikuju se samo u načinu zaustavljanja procesa punjenja.

Općenito, svako punjenje Ni─MH baterija strujom većom od 0,1C je brzo i zahtijeva praćenje nekih kriterija za završetak procesa. Postupno punjenje to ne zahtijeva i može trajati neograničeno dugo.

Vrste punjenja nikal-metal hidridnih baterija

Sada, pogledajmo pobliže značajke različitih vrsta punjenja.

Postepeno punjenje Ni─MH baterija

Ovdje je vrijedno reći da ova vrsta punjenja ne povećava životni vijek Ni─MH baterija. Budući da se kontinuirano punjenje ne isključuje čak ni nakon potpunog punjenja, odabrana je vrlo mala struja. To je učinjeno kako bi se osiguralo da se baterije ne pregriju tijekom dugotrajnog punjenja. U slučaju Ni─MH baterija, trenutna vrijednost se čak može smanjiti na 0,05C. Za nikal-kadmij prikladno je 0,1C.

Kod kapajućeg punjenja nema karakterističnog maksimalnog napona i jedino ograničenje za ovu vrstu punjenja može biti vrijeme. Da biste procijenili potrebno vrijeme, morat ćete znati kapacitet i početnu napunjenost baterije. Kako biste točnije izračunali vrijeme punjenja, morate isprazniti bateriju. Ovo će eliminirati utjecaj početnog punjenja. Učinkovitost protoka punjenja Ni─MH baterija je 70 posto, što je niže od ostalih vrsta. Mnogi proizvođači nikal-metal-hidridnih baterija ne preporučuju korištenje kontinuiranog punjenja. Iako se nedavno pojavilo sve više informacija da se moderni modeli Ni─MH baterija ne degradiraju tijekom procesa punjenja.

Brzo punjenje nikal-metal hidridnih baterija

Proizvođači Ni─MH baterija u svojim preporukama daju karakteristike za punjenje s vrijednošću struje u rasponu od 0,75─1C. Usredotočite se na ove vrijednosti kada birate kojom strujom ćete puniti Ni─MH baterije. Struje punjenja veće od ovih vrijednosti se ne preporučuju jer to može uzrokovati otvaranje sigurnosnog ventila radi smanjenja tlaka. Preporuča se brzo punjenje nikal-metal-hidridnih baterija na temperaturi od 0-40 stupnjeva Celzijusa i naponu od 0,8-8 volti.

Učinkovitost procesa brzog punjenja puno je veća od one punjenja kapanjem. Riječ je o 90 posto. Međutim, do završetka procesa, učinkovitost se naglo smanjuje, a energija se pretvara u oslobađanje topline. Temperatura i tlak unutar baterije naglo rastu. imaju ventil za hitne slučajeve koji se može otvoriti kada se tlak poveća. U tom će slučaju svojstva baterije biti nepovratno izgubljena. A sama visoka temperatura ima štetan učinak na strukturu elektroda baterije. Stoga su nam potrebni jasni kriteriji po kojima će se proces naplate zaustaviti.

U nastavku ćemo predstaviti zahtjeve za punjač (punjač) za Ni─MH baterije. Za sada napominjemo da se takvi punjači pune prema određenom algoritmu. Faze ovog algoritma općenito su sljedeće:

• određivanje prisutnosti baterije;
• kvalifikacija baterije;
• pretplatiti;
• prijelaz na brzo punjenje;
• brzo punjenje;
• ponovno punjenje;
• naplata održavanja.

U ovoj fazi primjenjuje se struja od 0,1C i provjerava se napon na polovima. Za početak procesa punjenja, napon ne smije biti veći od 1,8 volti. Inače proces neće započeti.

Važno je napomenuti da se provjera prisutnosti baterije provodi u drugim fazama. Ovo je potrebno u slučaju da se baterija izvadi iz punjača.

Ako logika memorije utvrdi da je vrijednost napona veća od 1,8 volti, to se percipira kao nedostatak baterije ili njezino oštećenje.

Kvalifikacija baterije

Ovdje možete odrediti približnu procjenu napunjenosti baterije. Ako je napon manji od 0,8 volti, tada se brzo punjenje baterije ne može pokrenuti. U tom slučaju, punjač će uključiti način prethodnog punjenja. Tijekom normalne uporabe, Ni─MH baterije rijetko se prazne do napona ispod 1 volta. Stoga se predpunjenje aktivira samo u slučaju dubokih pražnjenja i nakon dugotrajnog skladištenja baterije.

Prethodno punjenje

Kao što je gore spomenuto, prethodno punjenje se aktivira kada su Ni─MH baterije duboko ispražnjene. Struja u ovoj fazi postavljena je na 0,1─0,3C. Ova etapa je vremenski ograničena i traje negdje oko 30 minuta. Ako tijekom tog vremena baterija ne vrati napon na 0,8 volti, tada se punjenje prekida. U tom slučaju najvjerojatnije je oštećena baterija.

Prijelaz na brzo punjenje

U ovoj fazi dolazi do postupnog povećanja struje punjenja. Struja se glatko povećava tijekom 2-5 minuta. Istodobno, kao iu drugim fazama, temperatura se kontrolira i punjenje se isključuje na kritičnim vrijednostima.

Struja punjenja u ovoj fazi je u rasponu od 0,5─1C. Najvažnija stvar u fazi brzog punjenja je pravovremeno isključiti struju. Da biste to učinili, pri punjenju Ni─MH baterija, kontrola se koristi prema nekoliko različitih kriterija.

Za one koji ne znaju, pri punjenju se koristi metoda delta kontrole napona. Tijekom procesa punjenja stalno raste, a na kraju procesa počinje padati. Obično se kraj punjenja određuje padom napona od 30 mV. Ali ova metoda kontrole ne radi dobro s nikal-metal-hidridnim baterijama. U ovom slučaju pad napona nije tako izražen kao u slučaju Ni─Cd. Stoga, da biste pokrenuli isključivanje, morate povećati osjetljivost. A s povećanom osjetljivošću, povećava se vjerojatnost lažnih alarma zbog buke baterije. Osim toga, kada se puni nekoliko baterija, radnja se odvija u različito vrijeme i cijeli proces je zamagljen.

Ali ipak, zaustavljanje punjenja zbog pada napona je glavna stvar. Pri punjenju strujom od 1C, pad napona za isključivanje je 2,5-12 mV. Ponekad proizvođači postavljaju detekciju ne padom, već nedostatkom promjene napona na kraju punjenja.

U tom slučaju, tijekom prvih 5-10 minuta punjenja, kontrola delta napona je isključena. To je zato što kada započne brzo punjenje, napon baterije se može znatno promijeniti kao rezultat procesa fluktuacije. Stoga se u početnoj fazi kontrola isključuje kako bi se uklonili lažni alarmi.

Zbog ne baš visoke pouzdanosti isključivanja punjenja na temelju delta napona, upravljanje se također koristi na temelju drugih kriterija.

Na kraju procesa punjenja Ni─MH baterije, njena temperatura počinje rasti. Ovaj parametar se koristi za isključivanje punjenja. Da bi se isključila vrijednost OS temperature, praćenje se ne provodi po apsolutnoj vrijednosti, već po delta. Obično se povećanje temperature za više od 1 stupnja u minuti uzima kao kriterij za zaustavljanje punjenja. Ali ova metoda možda neće raditi pri strujama punjenja manjim od 0,5 C, kada temperatura raste prilično sporo. I u ovom slučaju, Ni-MH baterija se može ponovno napuniti.

Također postoji metoda za praćenje procesa punjenja analizom derivacije napona. U ovom slučaju ne prati se delta napona, već brzina njegovog maksimalnog povećanja. Metoda vam omogućuje zaustavljanje brzog punjenja malo prije završetka punjenja. Ali takva kontrola povezana je s brojnim poteškoćama, posebno točnijim mjerenjem napona.

Neki punjači za Ni─MH baterije koriste pulsirajuću umjesto istosmjerne struje za punjenje. Isporučuje se u trajanju od 1 sekunde u intervalima od 20-30 milisekundi. Stručnjaci kao prednosti ovakvog punjenja navode ravnomjerniju raspodjelu aktivnih tvari po volumenu baterije i smanjenje stvaranja velikih kristala. Osim toga, točnija mjerenja napona se bilježe između ubrizgavanja struje. Kao razvoj ove metode predloženo je refleksno punjenje. U ovom slučaju, kada se primjenjuje impulsna struja, izmjenjuju se punjenje (1 sekunda) i pražnjenje (5 sekundi). Struja pražnjenja je 1─2,5 puta manja od struje punjenja. Prednosti su niža temperatura tijekom punjenja i eliminacija velikih kristalnih formacija.

Prilikom punjenja nikal-metal-hidridnih baterija vrlo je važno pratiti kraj procesa punjenja pomoću raznih parametara. Moraju se osigurati metode prekidanja u hitnim slučajevima. U tu svrhu može se koristiti apsolutna vrijednost temperature. Često je ta vrijednost 45-50 stupnjeva Celzijusa. U tom slučaju, punjenje se mora prekinuti i nastaviti nakon hlađenja. Sposobnost Ni─MH baterija da prihvate punjenje na ovoj temperaturi se smanjuje.

Važno je postaviti vremensko ograničenje punjenja. Može se procijeniti prema kapacitetu baterije, struji punjenja i učinkovitosti procesa. Limit je postavljen na procijenjeno vrijeme plus 5-10 posto. U tom slučaju, ako niti jedna od prethodnih metoda upravljanja ne radi, punjenje će se isključiti u postavljeno vrijeme.

Faza ponovnog punjenja

U ovoj fazi, struja punjenja je postavljena na 0,1─0,3C. Trajanje oko 30 minuta. Dulje punjenje se ne preporučuje jer će skratiti trajanje baterije. Faza ponovnog punjenja pomaže u izjednačavanju napunjenosti ćelija u bateriji. Najbolje je da se nakon brzog punjenja baterije ohlade na sobnu temperaturu, a zatim krene punjenje. Tada će baterija vratiti svoj puni kapacitet.

Punjači za Ni─Cd baterije često prebacuju baterije u način postupnog punjenja nakon završetka procesa punjenja. Za Ni─MH baterije, ovo će biti korisno samo ako se dovodi vrlo mala struja (oko 0,005C). To će biti dovoljno za kompenzaciju samopražnjenja baterije.

U idealnom slučaju, punjač bi trebao imati funkciju omogućavanja održavanja punjenja kada napon baterije padne. Održavanje punjenja ima smisla samo ako protekne dovoljno dugo vremena između punjenja baterija i njihove uporabe.

Ultra-brzo punjenje Ni-MH baterija

Također je vrijedno spomenuti ultrabrzo punjenje baterija. Poznato je da kada se napuni do 70 posto svog kapaciteta, nikal-metal-hidridna baterija ima učinkovitost punjenja blizu 100 posto. Stoga u ovoj fazi ima smisla povećati struju kako bi se ubrzao njezin prolaz. U takvim slučajevima, struje su ograničene na 10C. Ovdje je glavni problem odrediti onih 70 posto napunjenosti na kojima se struja treba smanjiti na normalno brzo punjenje. To uvelike ovisi o stupnju pražnjenja pri kojem se baterija počela puniti. Velika struja može lako dovesti do pregrijavanja baterije i uništenja strukture njezinih elektroda. Stoga se korištenje ultrabrzog punjenja preporučuje samo ako imate odgovarajuće vještine i iskustvo.

Opći zahtjevi za punjače za nikal-metal-hidridne baterije

Nije praktično rastaviti pojedinačne modele za punjenje Ni─MH baterija u okviru ovog članka. Dovoljno je napomenuti da to mogu biti usko usmjereni punjači za punjenje nikal-metal-hidridnih baterija. Imaju ožičeni algoritam punjenja (ili nekoliko) i stalno rade u skladu s njim. A postoje i univerzalni uređaji koji vam omogućuju fino podešavanje parametara punjenja. Npr. Takvi uređaji mogu se koristiti za punjenje raznih baterija. Uključujući, ako postoji adapter odgovarajuće snage.

Potrebno je reći nekoliko riječi o tome koje karakteristike i funkcionalnost treba imati punjač za Ni─MH baterije. Uređaj mora moći prilagoditi struju punjenja ili je automatski postaviti ovisno o vrsti baterija. Zašto je to važno?

Sada postoji mnogo modela nikal-metal-hidridnih baterija, a mnoge baterije istog oblika mogu se razlikovati po kapacitetu. U skladu s tim, struja punjenja bi trebala biti drugačija. Ako punite strujom većom od normalne, doći će do grijanja. Ako je ispod normale, proces punjenja trajat će dulje od očekivanog. U većini slučajeva, struje na punjačima su napravljene u obliku "preset" za standardne baterije. Općenito, prilikom punjenja proizvođači Ni-MH baterija ne preporučuju postavljanje struje veće od 1,3-1,5 ampera za tip AA, bez obzira na kapacitet. Ako iz nekog razloga trebate povećati ovu vrijednost, tada morate voditi računa o prisilnom hlađenju baterija.

Drugi problem je što punjač prekida napajanje tijekom punjenja. U tom slučaju, kada se napajanje uključi, ponovno će se pokrenuti od faze otkrivanja baterije. Trenutak u kojem brzo punjenje završava nije određen vremenom, već nizom drugih kriterija. Stoga, ako je prošlo, bit će preskočeno kada se uključi. Ali faza ponovnog punjenja će se ponoviti, ako se već dogodila. Kao rezultat toga, baterija dobiva neželjeno prekomjerno punjenje i prekomjerno zagrijavanje. Među ostalim zahtjevima za punjač Ni-MH baterija je nisko pražnjenje kada je punjač isključen. Struja pražnjenja u punjaču bez napona ne smije biti veća od 1 mA.

Vrijedno je napomenuti da punjač ima još jednu važnu funkciju. Mora prepoznati primarne izvore struje. Jednostavno rečeno, cink-manganske i alkalne baterije.

Prilikom postavljanja i punjenja takvih baterija u punjaču, one mogu eksplodirati jer nemaju ventil za hitne slučajeve za smanjenje tlaka. Punjač mora moći prepoznati takve primarne izvore struje i ne započeti punjenje.

Iako ovdje vrijedi napomenuti da određivanje baterija i primarnih izvora struje ima niz poteškoća. Stoga proizvođači memorije ne opremaju uvijek svoje modele sličnim funkcijama.

Povijest izuma

Istraživanja u području tehnologije proizvodnje NiMH baterija započela su 70-ih godina 20. stoljeća i poduzeta su kao pokušaj prevladavanja nedostataka. Međutim, spojevi metalnih hidrida koji su se tada koristili bili su nestabilni i tražena svojstva nisu postignuta. Kao rezultat toga, razvoj NiMH baterija je zastao. Novi metalni hidridni spojevi, dovoljno stabilni za korištenje u baterijama, razvijeni su 1980. Od kasnih 1980-ih, NiMH baterije su kontinuirano poboljšane, uglavnom u smislu gustoće energije. Njihovi programeri primijetili su da NiMH tehnologija ima potencijal za postizanje još većih gustoća energije.

Mogućnosti

• Teoretski sadržaj energije (Wh/kg): 300 Wh/kg.
• Specifični energetski intenzitet: oko - 60-72 Wh/kg.
• Specifična gustoća energije (Wh/dm³): oko - 150 Wh/dm³.
• EMF: 1,25.
• Radna temperatura: −60…+55 °C .(-40… +55)
• Životni vijek: oko 300-500 ciklusa punjenja/pražnjenja.

Opis

Nikal-metal-hidridne baterije faktora oblika Krona, obično počevši od 8,4 volta, postupno smanjuju napon na 7,2 volta, a zatim, kada se energija baterije potroši, napon brzo opada. Ova vrsta baterije dizajnirana je da zamijeni nikal-kadmijeve baterije. Nikal-metal-hidridne baterije imaju približno 20% veći kapacitet uz iste dimenzije, ali kraći vijek trajanja - od 200 do 300 ciklusa punjenja/pražnjenja. Samopražnjenje je otprilike 1,5-2 puta veće nego kod nikal-kadmijskih baterija.

NiMH baterije su praktički bez "efekta pamćenja". To znači da možete puniti bateriju koja nije potpuno ispražnjena ako nije bila pohranjena u ovom stanju dulje od nekoliko dana. Ako je baterija bila djelomično ispražnjena i nakon toga nije korištena dulje vrijeme (više od 30 dana), mora se isprazniti prije punjenja.

Ekološki prihvatljiv.

Najpovoljniji način rada: niska struja punjenja, nazivni kapacitet 0,1, vrijeme punjenja - 15-16 sati (tipična preporuka proizvođača).

Skladištenje

Baterije treba čuvati potpuno napunjene u hladnjaku, ali ne ispod 0 stupnjeva. Tijekom skladištenja preporučljivo je redovito provjeravati napon (jednom svaka 1-2 mjeseca). Ne smije pasti ispod 1,37. Ako napon padne, morate ponovno napuniti baterije. Jedina vrsta baterija koja se može skladištiti ispražnjena su Ni-Cd baterije.

NiMH baterije sa niskim samopražnjenjem (LSD NiMH)

Nisko samopražnjenje nikal-metal hidridne baterije (LSD NiMH) prvi je put predstavljeno u studenom 2005. godine od strane Sanyo pod robnom markom Eneloop. Kasnije su mnogi svjetski proizvođači predstavili svoje LSD NiMH baterije.

Ova vrsta baterije ima smanjeno samopražnjenje, što znači da ima dulji vijek trajanja u usporedbi s konvencionalnim NiMH. Baterije se prodaju kao "spremne za upotrebu" ili "napunjene" i prodaju se kao zamjena za alkalne baterije.

U usporedbi s običnim NiMH baterijama, NiMH LSD su najkorisnije kada između punjenja i korištenja baterije može proći više od tri tjedna. Konvencionalne NiMH baterije gube do 10% kapaciteta punjenja tijekom prva 24 sata nakon punjenja, a zatim se struja samopražnjenja stabilizira na do 0,5% kapaciteta dnevno. Za NiMH LSD to je obično u rasponu od 0,04% do 0,1% kapaciteta po danu. Proizvođači tvrde da su poboljšanjem elektrolita i elektrode uspjeli postići sljedeće prednosti LSD NiMH u odnosu na klasičnu tehnologiju:

Od nedostataka valja istaknuti relativno nešto manji kapacitet. Trenutno (2012.) najveći postignuti nazivni kapacitet LSD-a je 2700 mAh.

Međutim, prilikom testiranja baterija Sanyo Eneloop XX s kapacitetom od 2500 mAh (min. 2400 mAh) naznačenim na natpisnoj pločici, pokazalo se da sve baterije u seriji od 16 komada (proizvedeno u Japanu, prodano u Južnoj Koreji) imaju još veći kapacitet - od 2550 mAh do 2680 mAh. Testirano s punjačem LaCrosse BC-9009.

Djelomičan popis dugotrajnih baterija (nisko samopražnjenje):

• Prolife tvrtke Fujicell
• Ready2Use Accu iz Varte
• AccuEvolution by AccuPower
• Hybrid, Platinum i OPP Pre-Charged iz Rayovca
• eneloop tvrtke Sanyo
• eniTime od Yuasa
• Infinium iz Panasonica
• ReCyko od Gold Peaka
• Instant by Vapex
• Hybrio iz Unirossa
• Cycle Energy tvrtke Sony
• MaxE i MaxE Plus od Ansmanna
• EnergyOn iz NexCell-a
• ActiveCharge/StayCharged/Pre-Charged/Accu tvrtke Duracell
• Prethodno napunjen kodakom
• nx-ready iz ENIX energija
• Imedion iz
• Pleomax E-Lock iz Samsunga
• Centura tvrtke Tenergy
• Ecomax tvrtke CDR King
• R2G iz Lenmara
• LSD spreman za upotrebu od Turnigy

Druge prednosti NiMH baterija s malim samopražnjenjem (LSD NiMH)

Nikal metal hidridne baterije s niskim samopražnjenjem obično imaju značajno niži unutarnji otpor od konvencionalnih NiMH baterija. Ovo ima vrlo pozitivan učinak u aplikacijama s velikom potrošnjom struje:

• Stabilniji napon
• Smanjeno stvaranje topline posebno u brzim načinima punjenja/pražnjenja
• Veća učinkovitost
• Sposoban za izlaz visoke pulsne struje (Primjer: bljeskalica fotoaparata puni se brže)
• Mogućnost dugotrajnog rada u uređajima s niskom potrošnjom energije (Primjer: daljinski upravljači, satovi.)

Metode punjenja

Punjenje se provodi električnom strujom pri naponu na elementu do 1,4 - 1,6 V. Napon na potpuno napunjenom elementu bez opterećenja je 1,4 V. Napon pod opterećenjem varira od 1,4 do 0,9 V. Napon bez opterećenja je potpuno ispražnjena baterija je 1,0 - 1,1 V (daljnje pražnjenje može oštetiti ćeliju). Za punjenje baterije koristi se istosmjerna ili impulsna struja s kratkotrajnim negativnim impulsima (za vraćanje efekta "memorije", metoda "FLEX Negative Pulse Charging" ili "Reflex Charging").

Praćenje kraja punjenja promjenom napona

Jedna od metoda za određivanje kraja naboja je metoda -ΔV. Slika prikazuje grafikon napona na ćeliji tijekom punjenja. Punjač puni bateriju konstantnom strujom. Nakon što je baterija potpuno napunjena, napon počinje padati. Učinak se opaža samo pri dovoljno visokim strujama punjenja (0.5C..1C). Punjač bi trebao otkriti ovaj pad i isključiti punjenje.

Postoji i takozvana "infleksija" - metoda za određivanje kraja brzog punjenja. Suština metode je da se ne analizira maksimalni napon na bateriji, već maksimalna derivacija napona u odnosu na vrijeme. Odnosno, brzo punjenje će se zaustaviti u trenutku kada je brzina povećanja napona maksimalna. To omogućuje da se faza brzog punjenja završi ranije, kada temperatura baterije još nije značajno porasla. Međutim, metoda zahtijeva mjerenje napona s većom točnošću i neke matematičke izračune (izračun derivacije i digitalno filtriranje dobivene vrijednosti).

Praćenje kraja punjenja na temelju promjena temperature

Prilikom punjenja ćelije istosmjernom strujom većina električne energije pretvara se u kemijsku. Kada je baterija potpuno napunjena, isporučena električna energija će se pretvoriti u toplinu. Uz dovoljno veliku struju punjenja, možete odrediti kraj punjenja naglim povećanjem temperature elementa instaliranjem senzora temperature baterije. Maksimalna dopuštena temperatura baterije je 60°C.

Područja upotrebe

Zamjena standardne galvanske ćelije, električnih vozila, defibrilatora, raketno-svemirske tehnike, autonomnih sustava napajanja, radio opreme, rasvjete.

Odabir kapaciteta baterije

Kada koristite NiMH baterije, ne biste trebali uvijek težiti velikom kapacitetu. Što je baterija veća, to je veća (ako su ostale stvari jednake) njena struja samopražnjenja. Na primjer, razmotrite baterije kapaciteta 2500 mAh i 1900 mAh. Baterije koje su potpuno napunjene i nisu korištene npr. mjesec dana će izgubiti dio svog električnog kapaciteta zbog samopražnjenja. Baterija većeg kapaciteta izgubit će napunjenost mnogo brže od one manjeg kapaciteta. Tako će nakon, primjerice, mjesec dana baterije biti približno jednako napunjene, a nakon još više vremena, inicijalno kapacitetnija baterija sadržavat će manje napunjenosti.

S praktičnog gledišta, baterije velikog kapaciteta (1500-3000 mAh za AA baterije) ima smisla koristiti u uređajima s velikom potrošnjom energije na kratko vrijeme i bez prethodnog skladištenja. Na primjer:

• U radio-kontroliranim modelima;
• U fotoaparatu - povećati broj slika snimljenih u relativno kratkom vremenskom razdoblju;
• U drugim uređajima u kojima će se punjenje generirati u relativno kratkom vremenskom razdoblju.

Baterije malog kapaciteta (300-1000 mAh za AA baterije) prikladnije su za sljedeće slučajeve:

• Kada korištenje punjenja ne počinje odmah nakon punjenja, već nakon značajnog vremenskog razdoblja;
• Za povremenu upotrebu u uređajima (ručne svjetiljke, GPS navigatori, igračke, walkie-talkie);
• Za dugotrajnu upotrebu u uređaju s umjerenom potrošnjom energije.

Proizvođači

Nikal metal hidridne baterije proizvode različite tvrtke, uključujući:

• Camelion
• Lenmar
• Naša snaga
• NIAI IZVOR
• Prostor

vidi također

Književnost

• Khrustalev D. A. Baterije. M: Izumrud, 2003.

Bilješke

Linkovi

• GOST 15596-82 Kemijski izvori struje. Pojmovi i definicije
• GOST R IEC 61436-2004 Zatvorene nikal-metal-hidridne baterije
• GOST R IEC 62133-2004 Punjive baterije i baterije koje sadrže alkalne i druge ne-kisele elektrolite. Sigurnosni zahtjevi za prijenosne zatvorene baterije i baterije izrađene od njih za prijenosnu uporabu

Galvanski članak	Galvanski članak Daniel | Alkalni element | | Suhi element | Element koncentracije | Element zraka cink | Westonov normalni element
Električne baterije	Olovna kiselina | Srebro-cink | Nikal-kadmij | Nikal metal hidrid | Nikal-cink baterija | Litij-ion | Litij polimer | Litij željezni sulfid | Litij željezo fosfat | Litijev titanat | vanadij | Željezo-nikal
Gorive ćelije	Izravni metanol | Čvrsti oksid | Alkalna
Modeli

Opseg primjene električnih baterija je prilično širok. Male baterije koriste se u uobičajenim kućanskim aparatima, nešto veće baterije koriste se u automobilima, a vrlo velike baterije i baterije velikog kapaciteta ugrađuju se u prometne industrijske postaje. Čini se da, osim korisničke namjene, različite vrste baterija mogu imati nešto zajedničko? Međutim, zapravo, ove baterije imaju više nego dovoljno sličnosti. Možda je jedna od glavnih mogućih sličnosti između baterija načelo organizacije njihova rada. U današnjem materijalu naš je resurs odlučio razmotriti upravo jedan od njih. Da budemo precizniji, u nastavku ćemo govoriti o funkcioniranju i pravilima rada nikal-metal-hidridnih baterija.

Povijest pojave nikal-metal-hidridnih baterija

Stvaranje nikal-metal-hidridnih baterija počelo je izazivati ​​značajan interes među predstavnicima inženjerstva prije više od 60 godina, odnosno 50-ih godina 20. stoljeća. Znanstvenici specijalizirani za proučavanje fizičkih i kemijskih svojstava baterija ozbiljno su razmišljali o tome kako prevladati nedostatke nikal-kadmijskih baterija, popularnih u to vrijeme. Možda je jedan od glavnih ciljeva znanstvenika bio stvoriti bateriju koja bi mogla ubrzati i pojednostaviti proces svih reakcija povezanih s elektrolitskim prijenosom vodika.

Kao rezultat toga, tek krajem 70-ih stručnjaci su uspjeli prvo dizajnirati, a zatim stvoriti i potpuno testirati više ili manje kvalitetne nikal-metal-hidridne baterije. Glavna razlika između novog tipa baterije i njegovih prethodnika bila je u tome što je imala strogo definirana mjesta za akumulaciju većine vodika. Točnije, nakupljanje tvari dogodilo se u legurama nekoliko metala koji se nalaze na elektrodama baterije. Sastav legura imao je takvu strukturu da je jedan ili više metala akumuliralo vodik (ponekad nekoliko tisuća puta više od njihovog volumena), a drugi metali djelovali su kao katalizatori za elektrolitičke reakcije, osiguravajući prijelaz vodikove tvari u metalnu rešetku elektroda.

Rezultirajuća baterija, koja ima hidrogen metal hidrid anodu i nikl katodu, dobila je kraticu "Ni-MH" (od naziva vodljivih, skladišnih tvari). Takve baterije rade na alkalnom elektrolitu i pružaju odličan ciklus punjenja i pražnjenja - do 2000 tisuća za jednu punu bateriju. Unatoč tome, put do dizajniranja Ni-MH baterija nije bio lak, a trenutačno postojeći uzorci još uvijek se nadograđuju. Glavni vektor modernizacije usmjeren je na povećanje gustoće energije baterija.

Imajte na umu da se danas nikal-metal-hidridne baterije uglavnom proizvode na bazi metalne legure LaNi5. Prvi primjerak takvih baterija patentiran je 1975. godine i počeo se aktivno koristiti u širokoj industriji. Moderne nikal-metal-hidridne baterije imaju visoku energetsku gustoću i izrađene su od potpuno netoksičnih sirovina, što ih čini jednostavnim za odlaganje. Možda su upravo zbog ovih prednosti postali vrlo popularni u mnogim područjima gdje je potrebno dugotrajno skladištenje električnog naboja.

Dizajn i princip rada nikal-metal-hidridne baterije

Nikal-metal-hidridne baterije svih veličina, kapaciteta i namjena proizvode se u dvije glavne vrste oblika - prizmatični i cilindrični. Bez obzira na oblik, takve baterije se sastoje od sljedećih obveznih elemenata:

• elektrode od metalnog hidrida i nikla (katode i anode), koje tvore galvanski element mrežne strukture, koji je odgovoran za kretanje i nakupljanje električnog naboja;
• područja separatora koja odvajaju elektrode i također sudjeluju u procesu elektrolitičkih reakcija;
• izlazni kontakti oslobađaju nakupljeni naboj u vanjsko okruženje;
• poklopac s ventilom ugrađenim u njega, neophodan za oslobađanje viška tlaka iz šupljina akumulatora (tlak preko 2-4 megapaskala);
• toplotno zaštitno i izdržljivo kućište u kojem se nalaze gore opisani elementi baterije.

Dizajn nikal-metal-hidridnih baterija, kao i mnogih drugih vrsta ovog uređaja, prilično je jednostavan i ne predstavlja nikakve posebne poteškoće u razmatranju. Ovo je jasno prikazano na sljedećim dijagramima dizajna baterije:

Načela rada razmatranih baterija, za razliku od njihove opće sheme dizajna, izgledaju malo kompliciranije. Da bismo razumjeli njihovu bit, obratimo pozornost na rad nikal-metal-hidridnih baterija korak po korak. U tipičnoj verziji, faze rada ovih baterija su sljedeće:

1. Pozitivna elektroda, anoda, provodi oksidativnu reakciju uz apsorpciju vodika;
2. Negativna elektroda, katoda, provodi reakciju redukcije u deapsorpciji vodika.

Jednostavno rečeno, mreža elektroda organizira uređeno kretanje čestica (elektroda i iona) kroz specifične kemijske reakcije. U ovom slučaju elektrolit ne sudjeluje izravno u glavnoj reakciji proizvodnje električne energije, već se aktivira samo pod određenim okolnostima rada Ni-MH baterija (na primjer, tijekom punjenja, provođenje reakcije cirkulacije kisika). Nećemo detaljnije razmatrati principe rada nikal-metal-hidridnih baterija, jer to zahtijeva posebno kemijsko znanje, koje mnogi čitatelji našeg resursa nemaju. Ako se želite pobliže upoznati s principima rada akumulatora, trebate se obratiti stručnoj literaturi, koja što detaljnije pokriva tijek svake reakcije na krajevima elektroda, kako pri punjenju tako i pri pražnjenju akumulatora.

Karakteristike standardne Ni-MH baterije mogu se vidjeti u sljedećoj tablici (srednji stupac):

Pravila rada

Svaka baterija je relativno nepretenciozan uređaj za održavanje i rad. Unatoč tome, njezin je trošak često visok, pa je svaki vlasnik određene baterije zainteresiran za povećanje njezinog vijeka trajanja. Što se tiče baterija "Ni-MH" formacije, produžiti radni vijek nije tako teško. Za ovo je dovoljno:

• Prvo, slijedite pravila za punjenje baterije;
• Drugo, pravilno ga koristite i čuvajte kada nije u upotrebi.

O prvom aspektu održavanja baterije razgovarat ćemo malo kasnije, ali sada obratimo pažnju na glavni popis pravila za rad nikal-metal-hidridnih baterija. Popis predložaka ovih pravila je sljedeći:

• Nikal-metal-hidridne baterije trebale bi biti pohranjene samo napunjene na razini od 30-50%;
• Strogo je zabranjeno pregrijavanje Ni-MH baterija, budući da su u usporedbi s istim nikl-kadmijevim baterijama, one koje razmatramo mnogo osjetljivije na toplinu. Preopterećenje radom negativno utječe na sve procese koji se odvijaju u šupljinama i izlazima baterije. Trenutni izlaz posebno trpi;
• Nikada ne punite nikal-metal-hidridne baterije. Uvijek se pridržavajte pravila punjenja opisanih u ovom članku ili navedenih u tehničkoj dokumentaciji za bateriju;
• Tijekom niske upotrebe ili dugotrajnog skladištenja, "trenirajte" bateriju. Često je dovoljan povremeno proveden ciklus punjenja i pražnjenja (oko 3-6 puta). Također je preporučljivo nove Ni-MH baterije podvrgnuti sličnom "treningu";
• Nikal-metal-hidridne baterije treba čuvati na sobnoj temperaturi. Optimalna temperatura je 15-23 stupnja Celzija;
• Pokušajte ne isprazniti bateriju do minimalne granice - napon manji od 0,9 volti za svaki par katoda-anoda. Nikal-metal-hidridne baterije, naravno, mogu se obnoviti, ali preporučljivo je ne dovoditi ih u "mrtvo" stanje (također ćemo govoriti o tome kako vratiti bateriju u nastavku);
• Pratite kvalitetu dizajna baterije. Ozbiljni kvarovi, nedostatak elektrolita i slično nisu dopušteni. Preporučena učestalost provjere baterije je 2-4 tjedna;
• U slučaju korištenja velikih, stacionarnih baterija, također je važno pridržavati se sljedećih pravila:
  • njihov tekući popravak (najmanje jednom godišnje):
  • restauracija kapitala (najmanje jednom svake 3 godine);
  • pouzdano pričvršćivanje baterije na mjestu uporabe;
  • dostupnost rasvjete;
  • korištenje ispravnih punjača;
  • i pridržavanje sigurnosnih mjera opreza za korištenje takvih baterija.

Važno je pridržavati se opisanih pravila ne samo zato što će takav pristup radu nikal-metal-hidridnih baterija značajno produžiti njihov vijek trajanja. Oni također jamče sigurnu i općenito besprijekornu upotrebu baterije.

Pravila punjenja

Prethodno je navedeno da radna pravila nisu jedino što je potrebno za postizanje maksimalnog radnog vijeka nikal-metal-hidridnih baterija. Osim pravilne uporabe, iznimno je važno pravilno puniti takve baterije. Općenito, odgovoriti na pitanje "Kako pravilno napuniti Ni-MH bateriju?" prilično je teško. Činjenica je da svaka vrsta legure koja se koristi na elektrodama baterija zahtijeva određena pravila za ovaj proces.

Sumirajući ih i usrednjujući, možemo istaknuti sljedeća temeljna načela punjenja nikal-metal-hidridnih baterija:

• Najprije se mora pridržavati ispravnog vremena punjenja. Za većinu Ni-MH baterija, to je ili 15 sati pri struji punjenja od oko 0,1 C, ili 1-5 sati pri struji punjenja u rasponu od 0,1-1 C za baterije s visoko aktivnim elektrodama. Iznimke su punjive baterije, čije punjenje može trajati više od 30 sati;
• Drugo, važno je pratiti temperaturu baterije tijekom punjenja. Mnogi proizvođači ne preporučuju prekoračenje maksimalne temperature od 50-60 stupnjeva Celzijusa;
• I treće, treba uzeti u obzir postupak punjenja. Ovaj se pristup smatra optimalnim kada se baterija isprazni nazivnom strujom do izlaznog napona od 0,9-1 V, nakon čega se napuni do 75-80% svog maksimalnog kapaciteta. Važno je uzeti u obzir da je pri brzom punjenju (isporučena struja veća od 0,1) važno organizirati prethodno punjenje velikom strujom koja se dovodi u bateriju oko 8-10 minuta. Nakon toga treba organizirati proces punjenja s glatkim povećanjem napona koji se dovodi u bateriju na 1,6-1,8 volti. Usput, tijekom normalnog punjenja nikal-metal-hidridne baterije, napon se često ne mijenja i obično je 0,3-1 Volt.

Bilješka! Gore navedena pravila za punjenje baterija su prosječne prirode. Ne zaboravite da se za određenu marku nikal-metal-hidridne baterije mogu malo razlikovati.

Oporavak baterije

Uz visoku cijenu i brzo samopražnjenje, Ni-MH baterije imaju još jedan nedostatak - izražen "efekt pamćenja". Njegova bit leži u činjenici da se pri sustavnom punjenju baterije koja nije potpuno ispražnjena, čini da to pamti i s vremenom značajno gubi svoj kapacitet. Kako bi neutralizirali takve rizike, vlasnici takvih baterija moraju puniti maksimalno ispražnjene baterije, kao i povremeno ih "trenirati" kroz proces oporavka.

Potrebno je obnoviti nikal-metal-hidridne baterije tijekom "vježbe" ili kada su jako ispražnjene na sljedeći način:

1. Prije svega, morate se pripremiti. Za vraćanje trebat će vam:
   • visokokvalitetan i, po mogućnosti, pametan punjač;
   • alati za mjerenje napona i struje;
   • bilo koji uređaj koji može trošiti energiju iz baterije.
2. Nakon pripreme, već se možete pitati kako vratiti bateriju. Prvo morate napuniti bateriju prema svim pravilima, a zatim je isprazniti prema naponu na izlazima baterije od 0,8-1 Volta;
3. Zatim počinje sama obnova, koja se, opet, mora provesti u skladu sa svim pravilima za punjenje nikal-metal-hidridnih baterija. Standardni postupak oporavka može se provesti na dva načina:
   • Prvi je ako baterija pokazuje znakove "života" (obično kada se isprazni na razini od 0,8-1 Volta). Punjenje se odvija uz konstantno povećanje isporučenog napona od 0,3 do 1 Volt sa strujom od 0,1 C tijekom 30-60 minuta, nakon čega napon ostaje nepromijenjen, a struja se povećava na 0,3-0,5 C;
   • Drugi je ako baterija ne pokazuje znakove "života" (s pražnjenjem manjim od 0,8 volti). U tom slučaju, punjenje se provodi s 10-minutnim prethodnim punjenjem s visokom strujom 10-15 minuta. Nakon toga se provode gore opisani koraci.

Vrijedno je razumjeti da je obnavljanje nikal-metal-hidridnih baterija postupak koji se mora periodički provoditi za apsolutno sve baterije (i "žive" i "nežive"). Samo ovakav pristup korištenju ove vrste baterija pomoći će vam da ih maksimalno iskoristite.

Možda se ovdje može završiti priča o današnjoj temi. Nadamo se da vam je gore predstavljeni materijal bio koristan i dao odgovore na vaša pitanja.

Ako imate pitanja, ostavite ih u komentarima ispod članka. Na njih ćemo rado odgovoriti mi ili naši posjetitelji