Тип аккумулятора ni mh: Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы — купить на radiosila.ru

Содержание

Баттерика > отличия между Ni-Cd и Ni-Mh аккмуляторами

Взаимозаменяемы ли никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-Mh) аккумуляторы? Какой из них лучше?

Основное отличие Ni-Cd аккумуляторов и Ni-Mh аккумуляторов — это состав. Основа аккумулятора одинаковая — это никель, он является катодом, а аноды разные. У Ni-Cd аккумулятора анодом является металлический кадмий, у Ni-Mh аккумулятора анодом является водородный металлогидридный электрод.

У каждого типа аккумулятора есть свои плюсы и минусы, зная их вы, сможете более точно подобрать необходимый вам аккумулятор.

  Плюсы Минусы
Ni-Cd
  • Низкая цена.
  • Возможность отдавать большой ток нагрузки.
  • Широкий диапазон рабочих температур от -50°C до +40°C. Ni-Cd аккумуляторы даже могут заряжаться при отрицательной температуре.
  • До 1000 циклов заряда-разряда, при правильной эксплуатации.
  • Относительно высокий уровень саморазряда (примерно 8-10%% в первый месяц хранения)
  • После длительного хранения требуется 3-4 цикла полного заряда-разряда для полного восстановления аккумулятора.
  • Обязательно полный разряд аккумулятора перед зарядкой, для предотвращения «эффекта памяти»
  • Больший вес относительно Ni-Mh аккумулятора одинаковых габаритах и ёмкости.
Ni-Mh
  • Большая удельная емкость относительно Ni-Cd аккумулятора (т.е. меньший вес при той же емкости).
  • Практически отсутствует «эффект памяти».
  • Хорошая работоспособность при низких температурах, хотя и уступает Ni-Cd аккумулятору.
  • Более дорогие аккумуляторы в сравнении с Ni-Cd.
  • Большее время зарядки.
  • Меньший рабочий ток.
  • Меньшее количество циклов заряда-разряда (до 500).
  • Уровень саморазряда в 1,5-2 раза выше, чем у Ni-Cd.

Подойдёт ли старое зарядное устройство к новому аккумулятору если я поменяю Ni-Cd на Ni-Mh аккумулятор или наоборот?

Принцип заряда у обоих аккумуляторов абсолютно одинаковый, поэтому зарядное устройство можно использовать от предыдущего аккумулятора. Основное правило зарядки данных аккумуляторов заключается в том, что заряжать их можно только после полной разрядки. Это требование является следствием того, что оба типа аккумулятора подвержены «эффекту памяти», хотя у Ni-Mh аккумуляторов эта проблема сведена к минимуму.

Как правильно хранить Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы?

Лучшее место для хранения аккумулятора — сухое прохладное помещение, так как чем выше температура хранения, тем быстрее происходит саморазряд аккумулятора. Хранить батарею можно в любом состоянии кроме полного разряда или полного заряда. Оптимальный заряд — 40-60%%. Раз в 2-3 месяца следует проводить дозаряд (по причине присутствующего саморазряда), разряд и снова заряд до 40-60%% ёмкости.

Допустимо хранение сроком до пяти лет. После хранения батарею следует разрядить, зарядить и после этого использовать в обычном режиме.

Можно ли использовать аккумуляторы большей или меньшей ёмкости чем аккумулятор из первоначального комплекта?

Ёмкость аккумулятора — это время работы вашего электроинструмента от аккумулятора. Соответственно для электроинструмента нет абсолютно никакой разницы по ёмкости аккумулятора. Фактическая разница будет только во времени зарядки аккумулятора, и времени работы электроинструмента от аккумулятора. При выборе ёмкости аккумулятора следует отталкиваться от ваших требований, если требуется дольше работать, используя один аккумулятор — выбор в пользу более ёмких аккумуляторов, если комплектные аккумуляторы полностью устраивали, то следует остановиться на аккумуляторах равных или близких по ёмкости.

Никелевые аккумуляторы в Томске

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах.

Применяются для питания портативной аппаратуры, электроинструмента, бытовых приборов, игрушек и т.д. Это тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, значительно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).
Номинальное напряжение герметичных Ni-Cd аккумуляторов – 1,2 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 16 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,2С до напряжения 1 В.

Сразу после зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы могут иметь напряжение вплоть до 1,44 В., но довольно быстро оно падает и доходит до стационарных 1,2 В. Такие элементы питания способны выдерживать 1000 циклов заряд-разряд, но только при правильном режиме заряда. Преимущества Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения аккумулятора;
  • большое количество циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации — более 1000 циклов;
  • хорошая нагрузочная способность и возможность эксплуатации при низких температурах;
  • продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
  • сохранение стандартной емкости при низких температурах;
  • диапазон рабочих температур от -40 до +60 ?C.
  • наибольшая приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации;
  • низкая стоимость;

Недостатки Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • относительно низкая по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность;
  • присущий этим аккумуляторам эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;
  • токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничивают использование аккумуляторов этого типа;
  • относительно высокий саморазряд — после хранения необходим цикл заряда.

Современные цилиндрические Ni-Cd аккумуляторы с рулонными электродами допускают высокие разрядные токи, для некоторых типов аккумуляторов максимальный долговременный ток составляет 7-10С.

Работоспособность герметичных Ni-Cd при эксплуатации определяется постепенными изменениями, которые происходят в аккумуляторах при циклировании и приводят к неминуемому уменьшению разрядной емкости и напряжения.

Температура окружающей среды является одним из самых значительных факторов внешнего воздействия, определяющим длительность работоспособного состояния герметичных аккумуляторов. На процессы старения аккумуляторов наибольшее влияние оказывает высокая температура, при которой ускоряются все химические реакции (в 2-4 раза на каждые 10 °С), в том числе и ведущие к порче аккумулятора. При низких температурах во время заряда увеличивается опасность выделения водорода. Сильное воздействие оказывает режим эксплуатации: режим и глубина разряда, режим заряда, длительность паузы между зарядом и разрядом при непрерывном циклировании, периоды эксплуатации и хранения.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Удельная емкость и энергия никель-металлогидридных аккумуляторов в 1,5-2 раза выше удельной энергии никель-кадмиевых аккумуляторов, кроме того они не содержат токсичный кадмий, что позволяет им существенно потеснить никель-кадмиевые во многих областях техники. Изготавливаются в герметичном исполнении цилиндрической, призматической и дисковой форм.

Применяются для питания портативных приборов и аппаратуры, как бытового, так и промышленного назначения.
Номинальное напряжение аккумуляторов – 1,2-1,25 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 15 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,1-0,2С до напряжения 1 В.
У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd, однако эффекты, связанные с перезарядом, сохраняются. Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1 В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц. В зависимости от типа Ni-MH аккумуляторов, режима работы и условий эксплуатации аккумуляторы обеспечивают от 500 до 1000 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы от 3 до 5 лет.

Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым по некоторым эксплуатационным характеристикам:

  • Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 °С и выше +40 °С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов обеспечено расширение температурных границ.
  • в течении заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд.
  • опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями.
  • более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов.
  • Разрядная кривая Ni-MH аккумулятора аналогична кривой Ni-Cd аккумулятора.

Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора также в значительной мере определяются условиями эксплуатации. Наработка понижается с увеличением глубины и скорости разряда. Наработка зависит от скорости заряда и способа контроля его окончания. Наибольшее внимание следует уделить температурному режиму, избегать переразрядов (ниже 1В) и коротких замыканий. Рекомендуется использовать Ni-MH аккумуляторы по назначению, избегать сочетания бывших в употреблении и неиспользованных аккумуляторов, не припаивать непосредственно к аккумулятору провода или прочие части. При хранении происходит саморазряд Ni-MH аккумулятора. По прошествии месяца при комнатной температуре потеря емкости составляет 20-30%, а при дальнейшем хранении потери уменьшаются до 3-7% в месяц.

Заряд никелевых аккумуляторов

При заряде герметичного аккумулятора кроме проблемы восстановления истраченной энергии, важным является ограничение его перезаряда, поскольку процесс заряда сопровождается повышением давления внутри аккумулятора. Существенным фактором внешнего влияния на электрические характеристики аккумуляторов является температура окружающей среды. Емкость, которая может быть получена от аккумулятора при 20°С, наибольшая. Она почти не уменьшается и при разряде при более высокой температуре. Но при температуре ниже 0°С разрядная емкость уменьшается, и тем больше, чем больше разрядный ток.

Номинальным (стандартным) режимом заряда является режим, при котором аккумулятор, разряженный до 1В, заряжается током 0,1С в течение 16ч (для Ni-Mh 15ч.). Аккумуляторы могут быть заряжены при температуре от 0 до +40°С, наиболее эффективно в интервале температур от +10 до +30 °С. Ускоренный (за 4 — 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ?Т и напряжения ?U и другим параметрам. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (ток до 1С), заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5-1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05-0,02С в качестве компенсационного подзаряда. Зарядное напряжение Uз при Iз=0,3-1С лежит в интервале 1,4-1,5В. Для исключения перезаряда аккумуляторных батарей могут применятся следующие методы контроля заряда с соответствующими датчиками, устанавливаемыми в аккумуляторные батареи или зарядные устройства:

  • метод прекращения заряда по абсолютной температуре Тmax.
  • метод прекращения заряда по скорости изменения температуры ?T/?t.
  • метод прекращения заряда по отрицательной дельте напряжения -?U.
  • метод прекращения заряда по максимальному времени заряда t.
  • метод прекращения заряда по максимальному давлению Pmax. (0,05-0,8 Мпа).
  • метод прекращения заряда по максимальному напряжению Umax.

Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, так как может произойти «тепловой выход из строя» аккумуляторов. Тепловыделение в герметичном Ni-Cd аккумуляторе зависит от уровня его заряженности. К концу заряда в стандартном режиме температура аккумулятора может взрасти на 10-15 °С. При быстром заряде разогрев больше (до 40-45 °С).

Правила эксплуатации NiCd/NiMh аккумуляторов

  • Старайтесь использовать только штатные зарядные устройства
  • При использовании неавтоматических зарядных устройств, не заряжайте аккумулятор больше времени, указанного в инструкции. Перезаряд значительно ускоряет процесс старения аккумулятора
  • Не оставляйте разряженный аккумулятор во включенной аппаратуре. Дальнейший бесконтрольный разряд* полностью выводит аккумулятор из строя.
  • Избегайте зарядки не полностью разряженного аккумулятора.
  • Каждые 3-4 недели производите полную разрядку* аккумулятора в аппаратуре
  • Соблюдайте температурный диапазон эксплуатации
  • Перед хранением более 1 месяца NiCd аккумулятор необходимо разрядить*. NiMh аккумулятор хранить при 30-50% уровне заряда. Храните при температуре +5°С…+20°С. Срок хранения — до 4 лет.
  • Каждые 6 месяцев для NiMh и 12 месяцев для NiCd хранения рекомендуется сделать не менее 3 циклов заряда-разряда в стандартном режиме.

*Примечание: Аккумулятор является полностью разряженным, когда его напряжение падает до 83% от номинального. Например, аккумулятор с номиналом 1,2В будет полностью разряжен, когда при работающей аппаратуре напряжение на нем станет равным 1 В. Обычно этот уровень напряжения совпадает с порогом отключения аппаратуры.

ВНИМАНИЕ! В процессе эксплуатации НЕ ДОПУСКАТЬ:

  • применения зарядных устройств, не предназначенных для заряда аккумуляторов данной химической системы
  • короткого замыкания между контактами аккумулятора
  • внешнего нагрева выше 100°С и воздействия открытого огня
  • любых физических повреждений корпуса аккумулятора
  • зарядки холодного аккумулятора (ниже 0°С)
  • проникновения жидкости в корпус аккумулятора.

Подбор зарядного устройства по типу АКБ

Модель ЗУ Max ток
заряда, А
Регулировка
тока
Max напряжение
заряда, В
Регулировка
напряжения
Тип измерительного
прибора
Вымпел-57 0,8-20 плавная 7,4-18 плавная сегментный ЖК
амперметр/вольтметр
Вымпел-56 0,8/5/8/10/20 программно 14,1 / 14,8 / 15,8
программно светодиодные индикаторы
Вымпел-55 0,5-15 дискретная с шагом 0,1 А 0,5-18 дискретная с шагом 0,1 В ЖК дисплей со множеством параметров
Вымпел-50 0,5-15 дискретная с шагом 0,1 А 5,5-18 дискретная с шагом 0,1 В LED дисплей со множеством параметров
Вымпел-47 0,8-20 плавная 15 переключатель сегментный ЖК амперметр/вольтметр
0,8-15 30
Вымпел-40 0,8-20 плавная 15 переключатель стрелочный амперметр
0,8-15 30
Вымпел-37 0,8-20 плавная 14,1 / 14,8 / 16 переключатель сегментный ЖК амперметр/вольтметр
Вымпел-32 0,8-20 плавная 13,6 / 14,4 / 15 переключатель стрелочный амперметр
Вымпел-30 0,8-20 плавная 14,8 / 16 / 19 переключатель стрелочный амперметр
Вымпел-27 0,4-7 плавная 14,1 / 14,8 / 16 переключатель сегментный ЖК амперметр/вольтметр
Вымпел-20 0,4-7 плавная 7,5 / 15 / 19 переключатель стрелочный амперметр
Вымпел-15 7 нет 15 нет светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-09 0,25 — 1,2 плавная 12-16 плавная светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-07 1,2 нет 13,6 / 14,6 кнопка светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-05 1,2 нет 14,6 нет светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-03 1,2 нет 6,8 / 7,4 автомат светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-415 0,4-20 плавная 15 переключатель стрелочный амперметр
0,4-15
30
Вымпел-410 25 нет 15 / 30 переключатель светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-325 0,8-20 плавная 14,8 нет стрелочный амперметр
Вымпел-320 0,8-20 плавная 15 / 19 переключатель светодиодный амперметр
Вымпел-270 0,4-7 плавная 15 / 19 переключатель светодиодный амперметр
Вымпел-265 0,4-7 плавная 15 нет стрелочный амперметр
Вымпел-260 0,4-7 плавная 15 нет светодиодный амперметр
Вымпел-160 0,4-7 плавная 7,5 / 15 переключатель светодиодный амперметр
Вымпел-150 7 нет 15 нет светодиод (отображение состояния заряда)
Вымпел-100 15 нет 14,2 нет нет

Типы аккумуляторов у ноутбуков

Различные типы аккумуляторов в ноутбуках напрямую влияют на продолжительность автономной работы устройства. При выборе нужно учитывать не только совместимость с конкретной моделью, но и тип элемента питания, от которого зависит целый ряд свойств аккумуляторной батареи. АКБ разных типов отличаются принципом работы и способом заряда, поэтому менять их между собой нельзя.

Основные типы аккумуляторов в ноутбуках

В современных переносных компьютерах используются следующие типы аккумуляторных батарей:

  • Литий-ионные батареи (маркировка Li-on) – самый распространенный современный тип аккумуляторов для ноутбуков. Преимуществом являются компактные размеры и небольшой вес, они также отличаются долговечностью. Литий-ионный аккумулятор рассчитан на 300 циклов полной зарядки и разрядки. Однако у него есть и важные минусы это способность к саморазряду и уменьшению емкости со временем, работать такая батарея в состоянии только при пюсовых температурах. Однако они продолжают пользоваться спросом из-за высокой производительности. Ниже представлена схема литий-ионных аккумуляторов:

  • Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCad). Продолжительность использования достигает 350 циклов зарядки и разрядки, от литий-ионных батарей они отличаются невысокой стоимостью. Главное преимущество – возможность работы в любых условиях, в том числе при низких температурах и резких температурных перепадах. Однако есть и существенный минус – большой вес. Такие батареи относительно редко применяются в ноутбуках.
  • Никель-металл-гидридные батареи питания (NiMh). В отличие от никель-кадмиевых, они обладают увеличенной емкостью, что продлевает автономную работу ноутбука, при этом по размеру и весу они практически не отличаются. При их изготовлении не применяются тяжелые металлы поэтому они считаются наиболее безопасными экологически.
  • Литий-полимерные аккумуляторы (Li-polymer) — относительно новое изобретение, обладающее маленькими габаритными размерами. Такие элементы питания используются в различных небольших гаджетах, их можно справедливо назвать технологией будущего. Одно из преимуществ – возможность придания любой формы, что дополнительно расширяет возможности использования в портативных устройствах.

В зависимости от того, как вы собираетесь использовать аккумулятором в связи с вашими привычками и ритмом жизни, есть следующие рекомендации:

В ближайшем будущем можно ожидать появление более совершенных аккумуляторных батарей, которые позволят забыть о постоянной подзарядке ноутбука. Технологии продолжают совершенствоваться, развитие техники идет в сторону уменьшения веса АКБ и увеличения ее емкости.

Ниже представлена сводная таблица по характеристикам аккумуляторов для ноутбуков

Тип аккумулятора SLA (герметичный свинцово-кислотный) NiCD (никель-кадмиевый) NiMH (никель-металл-гидридный) Li-Ion (литий-ионный) Li-Pol (литий-полимерный)
Напряжение на элемент, Вольт 02.янв 01.фев 01.фев 03.июн 03.июн
Удельная энергоёмкость, Вт*ч/кг 30-40 40-60 30-80 100-250 130-200
Удельная энергоплотность, Вт*ч/литр 60-75 50-150 140-300 250-360 ~300
Максимальное число циклов заряд/разряд 500-800 2000 500-1000 1000-1200 500-1000
Саморазряд за месяц 3%-20% 10% 30% 8-15% ~5%
Минимальное время зарядки, часов авг. 16 1 02.апр 02.апр 02.апр
Диапазон рабочих температур, градусов Цельсия -20…60 -40…60 -20…60 -20…60 0…60
Пиковый ток нагрузки (в долях от ёмкости) 20C 5C > 2.0C > 2.0C
Оптимальный ток нагрузки (в долях от ёмкости) 0.2С 1C 0.5C < 1.0C < 1.0C
Эффект памяти Отсутствует Присутствует Присутствует Отсутствует Отсутствует
Устойчивость к перезаряду Высокая Средняя Низкая Очень низкая Очень низкая

Что такое эффект памяти аккумуляторов?

Батареи типа Ni-Cad и Ni-Mh обладают свойством, которое получило название «эффект памяти». Аккумулятор ноутбука способен «запоминать», сколько энергии было отдано, и в следующий раз при зарядке количество полученной энергии окажется меньше. Этот эффект приводит к постепенному снижению емкости батареи и уменьшению промежутков между зарядкой от сети.

Чтобы уменьшить проявления эффекта памяти, батареи таких типов необходимо обязательно заряжать и разряжать полностью, в результате энергия будет расходоваться и накапливаться в соответствии с изначальной емкостью. Эффект памяти обусловлен химическими процессами, протекающими в данных видах аккумуляторных батарей.

Все типы аккумуляторов нуждаются в аккуратном обращении и соблюдении требований производителя. Соблюдение простых правил эксплуатации и хранения позволяет значительно увеличивать продолжительность их работы, и АКБ не придется менять часто. Разные виды батарей предъявляют разные условия к эксплуатации, необходимо ознакомиться с инструкцией производителя.


Основные типы и размеры NiMH и NiCd аккумуляторов

Основные типы и размеры NiMH и NiCd аккумуляторов

 Статьи  Ni-MH  8 комментариев

В мире существует более сотни различных производителей никель-металлогидридных (NiMH) и никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов. Существует определённый стандарт на размеры и типы таких аккумуляторов. Предлагаю ознакомиться с базовыми размерами аккумуляторов, но нужно иметь ввиду, что в зависимости от производителя, длина и диаметр может быть как меньше, так и больше, базового размера в пределах от 0,1 до 0,7 мм. Кроме того, в таблице указан лишь приблизительный вес аккумуляторов, который, как и размеры, может отличаться в зависимости от производителя.

 

Аккумуляторы типа «A»

Типоразмер батареи Диаметр (мм) Длина (мм) Вес Ni-Cd
(г)
Вес Ni-MH
(г)
AAAA 8.4 40.2 10 10
4/3 AAAA 8.4 67 12-13 13
1/4 AAA 10.5 14 2.5-3.5 2.5-4
1/3 AAA 10.5 16 5. 5 5.5
1/2 AAA 10.5 22   7
2/3 AAA 10.5 30 6-8 8-9
AAA36 10.5 36   11
4/5 AAA 10.5 37   11
AAA38 10.5 38   11
3/4 AAA 10.5 39.5 12 12
AAA42 10.5 42   12
AAA 10.5 44.5 10 13
5/4 AAA 10.5 50 14 15
L-AAA 10.5 50 13 14
4/3 AAA 10.5 67 17 18
5/3 AAA 10. 5 67 19 19
LL-AAA 10.5 67 17 18
3/2 AAA 10.5 67 19 20
6/4 AAA 10.5 67 20 20
7/5 AAA 10.5 66.5 15 15
7/4 AAA 10.5 76 19 20-21
7/3 AAA 10.5 80   23
SL AAA 10.5 80   23
1/3 AA 14.2 17.5 6.5 7
1/2 AA 14.2 30 12 15
2/3 AA 14.2 28.7 13-15 13-16
4/5 AA 14.2 43 20 22
AA 14. 2 50 21 27
AA flat top 14.2 48 21 27

5/4 AA

14.2

64.5   29
L-AA 14.2 65 29 30
4/3 AA 14.2 65.2 30 30
7/5 AA 14.2 70 29 39
1/3 A 17 21    
1/2 A 17 25 17 21
2/3 A 17 28.5 18-20 20-23
4/5 A 17 43 26-31 32-35
A 17 50 32 40
4/3 A 17 67 50 55
L-A 17 67 48 53
7/5 A 17 70 44. 8 56
Fat A 18 50 38 42
4/3 Fat A 18 67 56 60
L-Fat A 18 67 55 60

Аккумуляторы типа «Sub C»

Типоразмер батареи Диаметр (мм) Длина (мм) Вес Ni-Cd
(г)
Вес Ni-MH
(г)
1/2 SC 23 26 30  
2/3 SC 23 28 25 28
4/5 SC 23 34 38 42
SC (sub C) 23 43 52 55
5/4 Sub C 23 49.5 65-67 70
4/3 SC 23 50 60 66
L-SC 23 50 57 63

Аккумуляторы типа «C»

Типоразмер батареи Диаметр (мм) Длина (мм) Вес Ni-Cd
(г)
Вес Ni-MH
(г)
1/2 C 26 24 31 34
3/5 C 26 30 40 44
2/3 C 26 31 45 50
C 26 46 72 80
5/4 C 26 58 90 100

Аккумуляторы типа «D»

Типоразмер батареи Диаметр (мм) Длина (мм) Вес Ni-Cd
(г)
Вес Ni-MH
(г)
1/2 D 33 37 81-84 81
2/3 D 33 43. 4 98-105 115
D 33 58 105-145 105-160
4/3 D 33 89 140-190 175
3/2 D 33 90.3 195-236 240

Аккумуляторы типа «F»

Типоразмер батареи Диаметр (мм) Длина (мм) Вес Ni-Cd
(г)
Вес Ni-MH
(г)
F 33 91.2 231 255
SF (super F) 41.4 89.1 393 425

Всё об аккумуляторах Ni-Mh – их виды и характеристики, а также применение.

NiMH батареи

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

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

Содержание статьи:

Применение

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

Потребители делятся на 2 вида:

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

Конструкция

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

Ni-MH батарейки

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

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

Технические и эксплуатационные характеристики

Основные параметры (примером взят аккумулятор Gp Nimh):

Ni─MH аккумулятор

  • Энергетическая плотность – 60 Вт-ч-кг;
  • Сопротивление – 200-300 мОм;
  • Количество циклов до падения ёмкости (до 80%) – 300-500;
  • Количество часов для быстрой зарядки – от двух до четырёх;
  • Нет устойчивости к перезаряду;
  • Саморазряд при хранении в тёплой комнате составляет 30%/месяц;
  • Напряжение — 1. 2V;
  • Оптимальный/пиковый ток нагрузки – максимум 0.5/5 С;
  • Рабочий температурный диапазон – от -20 до + 60оС;
  • Необходимость обслуживания – 30-90 дней;
  • Максимальный срок службы составляет 5 лет;
  • Когда нагрузка повышается, а температура понижается – ёмкость уменьшается.

Как правильно хранить

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

Зарядка и зарядное устройство

Ni─MH батарейка

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

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

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

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

Есть несколько видов зарядки:

Никель-металлогидридные батареи на зарядке

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

Рекомендация производителя — проводить быстрый заряд в 3 этапа:

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

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

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

Популярные производители

Sanyo Eneloopnn

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

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

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

Отличия аккумуляторов NiCd и NiMH, NiZn, NiFe и NiH

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 23.03.2016 01:31
Автор: Abramova Olesya


В течение целых пятидесяти лет портативные устройства для автономной работы могли полагаться исключительно на никель-кадмиевые источники питания. Но кадмий очень токсичный материал, и в 1990-х на смену никель-кадмиевой технологии пришла более экологичная никель-металл-гидридная. По сути эти технологии очень схожи, и большинство характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов передались по наследству никель-металл-гидридным. Но тем не менее, для некоторых применений никель-кадмиевые аккумуляторы остаются незаменимыми и используются по сей день.

Изобретенный Вальдмаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевый аккумулятор имел несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотным, единственным существовавшим тогда аккумулятором, однако был более дорогим из-за стоимости материалов. Развитие этой технологии было довольно медленным, но в 1932 году был сделан значительный прорыв — в качестве электрода стал использоваться пористый материал с активным веществом внутри. Дальнейшее усовершенствование было сделано в 1947 году и решило проблему газопоглощения, что позволило создать современную герметичную необслуживаемую никель-кадмиевую батарею.

На протяжении многих лет именно NiCd батареи служили в качестве источников питания для двухсторонних радиостанций, экстренной медицинской техники, профессиональных видеокамер и электроинструмента. В конце 1980-х были разработаны ультраемкие NiCd аккумуляторы, которые потрясли мир своей емкостью, на 60% превышающей показатель стандартной батареи. Это было достигнуто благодаря размещению большего количества активного вещества в батарее, но добавились и недостатки — повысилось внутреннее сопротивление и уменьшилось количество циклов заряда/разряда.

NiCd стандарт остается одним из самых надежных и непритязательных среди аккумуляторных батарей, и авиационная отрасль остается верной этой системе. Тем не менее, долговечность этих аккумуляторов зависит от надлежащего обслуживания. NiCd, и отчасти NiMH аккумуляторы, подвержены эффекту “памяти”, который приводит к потере емкости, если периодически не делать полный цикл разряда. При нарушении рекомендованного режима зарядки аккумулятор будто помнит, что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает электроэнергию только до определенного уровня. (Смотрите: Как восстановить никелевый аккумулятор). В таблице 1 перечислены преимущества и недостатки стандартного никель-кадмиевого аккумулятора.

Преимущества Надежный; большое количество циклов при правильном обслуживании
Единственный аккумулятор, способный к ультрабыстрой зарядке с минимальным стрессом
Хорошие нагрузочные характеристики, прощает их преувеличение
Длительный срок хранения; возможность хранения в разряженном состоянии
Отсутствие специальных требований к хранению и транспортировке
Хорошая производительность при низких температурах
Самая низкая стоимость одного цикла работы среди всех аккумуляторов
Доступен в широком диапазоне размеров и вариантов исполнения
Недостатки Относительно низкая удельная энергоемкость в сравнении с более новыми системами
Эффект “памяти”; необходимость периодического обслуживания для его избежания
Кадмий является токсичным материалом, необходима специальная утилизация
Высокий саморазряд; нуждается в подзарядке после хранения
Низкое напряжение ячейки в 1,2 вольта, требует построения многоячеечных систем для обеспечения высокого напряжения

Таблица 1: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

2. Никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH)

Исследования никель-металл-гидридной технологии начались еще в 1967 году. Однако нестабильность металл-гидрида тормозила разработку, что в свою очередь привело к развитию никель-водородной (NiH) системы. Новые гидридные сплавы, обнаруженные в 1980-х, решили проблемы с безопасностью, и позволили создать аккумулятор с удельной энергоемкостью на 40% большей, чем у стандартного никель-кадмиевого.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы не лишены недостатков. Например, их процесс зарядки более сложен, чем у NiCd. С саморазрядом в 20% за первые сутки и последующей ежемесячной в 10%, NiMH занимают одну из лидирующих позиций в своем классе. Модифицируя гидридный сплав, можно добиться снижения саморазряда и коррозии, но это добавит недостаток в виде уменьшения удельной энергоемкости. Но в случае использования в электротранспорте, эти модификации весьма полезны, так как повышают надежность и увеличивают срок службы батарей.

3. Использование в потребительском сегменте

NiMH батареи в данный момент являются одними из самых легкодоступных. Такие гиганты отрасли как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac признали необходимость присутствия на рынке недорогого и долговечного аккумулятора, и предлагают никель-металл-гидридные источники питания разных типоразмеров, в частности АА и ААА. Производителями тратятся большие усилия, чтобы отвоевать часть рынка у щелочных батарей.

В этом сегменте рынка никель-металл-гидридные батареи являются альтернативой перезаряжаемым щелочным батареям, которые появились еще в 1990 году, но из-за ограниченного жизненного цикла и слабых нагрузочных характеристик не снискали успеха.

В таблице 2 сравниваются удельная энергоемкость, напряжение, саморазряд и время работы батареек и аккумуляторов потребительского сегмента. Представленные в АА, ААА и других типоразмерах, эти источники питания могут использоваться в портативных устройствах. Даже если у них может немного различается номинальный вольтаж, состояние разряда, как правило, наступает при одинаковом для всех фактическом значении напряжения в 1 В. Эта широта значений напряжения допустима, так как портативные устройства имеют некоторую гибкость в плане диапазона напряжений. Главное – необходимо вместе использовать только однотипные электрические элементы. Проблемы безопасности и несовместимость напряжения препятствуют развитию литий-ионных батарей в АА и ААА типоразмере.

Тип батареи Емкость АА версии Напряжение Количество остаточной энергии вследствие саморазряда после 1 года Примерное количество возможных снимков цифровой камерой
NiMH 2700 мАч, перезаряжаемая 1,2В 50% 600 снимков
Eneloop* 2400 мАч, перезаряжаемая 1,2В 85% 500 снимков
Обычная щелочная 2800 мАч, неперезаряжаемая 1,5В 95% 10-летний срок хранения 100 снимков
Перезаряжаемая щелочная 2000 мАч, уменьшается при последующих зарядках 1,4В 95% 100 снимков
Литиевая (Li-FeS2) 2500-3400 мАч, неперезаряжаемая 1,5В Крайне низкий саморазряд, 10-летний срок хранения 690 снимков

Таблица 2: Сравнение различных батарей типоразмера АА.

* Eneloop является торговой маркой корпорации Sanyo, основанной на NiMH системе.

Высокий показатель саморазряда NiMH является причиной продолжающейся озабоченности потребителей. Фонарь или портативное устройство с батареей NiMH разрядится, если не пользоваться им несколько недель. Предложение заряжать устройство перед каждым использованием навряд ли найдет понимание, особенно в случае с фонарями, которые позиционируются как источники резервного освещения. Преимущество щелочной батареи со сроком хранения в 10 лет тут видится бесспорным.

В никель-металл-гидридной батарее от Panasonic и Sanyo под торговой маркой Eneloop удалось значительно уменьшить саморазряд. Eneloop может храниться без подзарядки в шесть раз дольше чем обычная NiMH. Но недостатком такой улучшенной батареи является немного меньшая удельная энергоемкость.

В таблице 3 приведены преимущества и недостатки никель-металл-гидридной электрохимической системы. В таблице не учтены характеристики Eneloop и других потребительских торговых марок.

Преимущества На 30-40 процентов большая емкость по сравнению с NiCd
Менее склонны к эффекту “памяти”, могут быть восстановлены
Простые требования к хранению и транспортировке; отсутствие регулирования этих процессов
Экологически чистые; содержат только умеренно токсичные материалы
Содержание никеля делает утилизацию самоокупающейся
Широкий диапазон рабочих температур
Недостатки Ограниченный срок службы; глубокие разряды способствуют ее уменьшению
Сложный алгоритм зарядки; чувствительны к перезаряду
Особые требования к режиму подзарядки
Выделяют тепло во время быстрой зарядки и разряда мощной нагрузкой
Высокий саморазряд
Кулоновская эффективность на уровне 65% (для сравнения у литий-ионных — 99%)

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH батарей.

4. Железо-никелевые аккумуляторы (NiFe)

После изобретения в 1899 году никель-кадмиевого аккумулятора шведский инженер Вальдмар Юнгнер продолжил исследования и пытался заменить дорогой кадмий более дешевым железом. Но низкая эффективность заряда и чрезмерное газообразование водорода заставили его отказаться от дальнейшего развития NiFe батареи. Он даже не стал патентовать эту технологию.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил развитие этой электрохимической системы в качестве замены свинцово-кислотному аккумулятору для электрических транспортных средств. Эдисон был уверен, что NiFe намного превосходит свинцово-кислотную систему и рассчитывал на большой успех на зарождавшемся рынке электротранспорта. Но в итоге автомобили с двигателем внутреннего сгорания полностью заняли рынок, а железо-никелевая батарея не заинтересовала производителей даже в роли стартерного аккумулятора или как источник электричества для осветительных приборов. (Смотрите: История электрических силовых агрегатов).

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует в качестве катода гидрат окиси никеля, анода — железо, а электролита — водный раствор гидроксида калия. Ячейка такого аккумулятора генерирует напряжение в 1,2 В. NiFe устойчив к излишнему перезаряду и глубокому разряду; может эксплуатироваться в качестве резервного источника питания в течение более чем 20 лет. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделали этот аккумулятор самым используемым в горной промышленности в Европе; также он нашел свое применение для обеспечения питания железнодорожной сигнализации, также используется как тяговой аккумулятор для погрузчиков. Можно отметить, что во время Второй мировой войны именно железо-никелевые батареи использовались в немецкой ракете “Фау-2”.

NiFe имеет низкую удельную мощность — примерно 50 Вт/кг. Также к недостаткам стоит отнести плохую производительность при низких температурах и высокий показатель саморазряда (20-40 процентов в месяц). Именно это, вкупе с высокой стоимостью производства, побуждает производителей оставаться верными свинцово-кислотным батареям.

Но железо-никелевая электрохимическая система активно развивается и в недалеком будущем способна стать альтернативой свинцово-кислотной в некоторых отраслях. Перспективно выглядят экспериментальная модель ламельной конструкции, в ней удалось снизить саморазряд аккумулятора, он стал практически невосприимчив к пагубному воздействию пере- и недозарядки, а его срок службы ожидается на уровне 50 лет, что сопоставимо с 12-летним сроком службы свинцово-кислотной батареи в режиме работы при глубоких циклических разрядах. Ожидаемая цена такой NiFe батареи будет сравнима с ценой литий-ионной, и всего в четыре раза превышать цену свинцово-кислотной.

NiFe аккумуляторы, равно как и NiCd и NiMH, требуют особых правил зарядки — кривая напряжения имеет синусоидальную форму. Соответственно, использовать зарядное устройство для свинцово-кислотного или литий-ионного аккумулятора не выйдет, это даже может навредить. Как и все батареи на основе никеля, NiFe боятся перезаряда — он вызывает разложение воды в электролите и приводит к ее потере.

Сниженную в результате неправильной эксплуатации емкость такого аккумулятора можно восстановить путем приложения высоких токов разрядки (соразмерных значению емкости аккумулятора). Данную процедуру необходимо проводить до трех раз с длительностью периода разряда в 30 минут. Также следует следить за температурой электролита — она не должна превышать 46°С.

5. Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn)

Никель-цинковый аккумулятор похож на никель-кадмиевый тем, что использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению — NiZn обеспечивает 1,65 В на ячейку, в то время как NiCd и NiMH имеют показатель в 1,20 В на ячейку. Заряжать NiZn аккумулятор необходимо постоянным током с значением напряжения 1,9 В на ячейку, также стоит помнить, что этот вид аккумуляторов не рассчитан для работы в режиме подзарядки. Удельная энергоемкость составляет 100Вт/кг, а количество возможных циклов — 200-300 раз. NiZn не имеет в своем составе токсичных материалов и может быть легко утилизирован. Выпускается в различных типоразмерах, в том числе в АА.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую батарею. Позже его разработки были усовершенствованны ирландским химиком Джеймсом Драммом, который установил эти аккумуляторы на автомотрисы, которые курсировали по маршруту Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. NiZn не получил должного развития из-за сильного саморазряда и короткого жизненного цикла, вызванного образованиями дендритов, что также часто приводило к короткому замыканию. Но совершенствование состава электролита уменьшило эту проблему, что дало повод снова рассматривать NiZn для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и широкий диапазон рабочих температур делают эту электрохимическую систему крайне привлекательной.

6. Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 началась разработка никель-металл-гидридных батарей, исследователи столкнулись с нестабильностью гидритов металла, что вызвало сдвиг в сторону развития никель-водородного (NiH) аккумулятора. Ячейка такого аккумулятора включает в себя инкапсулированный в сосуд электролит, никелевый и водородный (водород заключен в стальной баллон под давлением в 8207 бар) электроды.

NiH имеет номинальное напряжение ячейки в 1,25 В, а удельная энергоемкость составляет 40-75 Вт/кг. Преимуществами являются длительный срок службы, даже при глубоких циклах разряда, устойчивость к окружающим воздействиям вследствие низкого показателя коррозии, минимальный саморазряд и выдающейся диапазон рабочих температур — от -28°С до 54°С. Эти свойства делают NiH батареи идеальным решением для использования в спутниках. Ученые пытались разработать версии и для наземного использования, но низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость приводят к нецелесообразности этого направления. Стоимость одной ячейки такого аккумулятора может достигать тысячи долларов. В свое время NiMH батареи заменили в спутниках никель-кадмиевые, сейчас же существует тенденция к замене NiH на литий-ионные. (Смотрите: Альтернативные электрохимические системы).

Последнее обновление 2016-02-16

Литиевые и NiMH аккумуляторы

Действительно ли мне нужны расходы и риски, связанные с изготовлением литиево-химической аккумуляторной батареи, изготовленной по индивидуальному заказу?

Перезаряжаемые аккумуляторные батареи, использующие литиевые элементы, могут обеспечивать как высокое напряжение, так и отличную емкость, что приводит к необычайно высокой плотности энергии. Многие приложения, такие как сотовые телефоны, медицинские устройства, электромобили и другие, требуют такой высокой плотности энергии, что подойдет только химия лития.Тем не менее, для многих применений, которые мы видим, специальные никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторные батареи более рентабельны в разработке и производстве и не имеют всех потенциальных опасностей, связанных с литиевыми продуктами.

Батареи

NiMH используются с начала 1970-х годов. В основе этой технологии лежат высокая плотность энергии (по сравнению с никель-кадмиевыми и свинцово-кислотными), экологическая чистота, хорошие показатели жизненного цикла и хорошие показатели безопасности и надежности.И хотя никель-металлгидридные аккумуляторные батареи не нуждаются в сложной BMS (системе управления батареями), необходимой для литиевых батарей, мы проектируем и производим системы BMS для никель-металлгидридных батарей, которые продлевают срок службы батарейного блока и поддерживают связь с устройством заказчика, чтобы обеспечить надежность та же информация, что и у сложного литиевого блока.


Быстрые ссылки



Каковы наилучшие области применения никель-металлгидридных аккумуляторных батарей?

В большинстве приложений с высоким потреблением энергии и высоким спросом никель-металлгидридные аккумуляторные батареи превосходят их.Они также подходят для использования в качестве резервного источника питания, где у никель-металлгидридных аккумуляторов есть BMS для управления зарядкой и разрядкой, чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи.


Никель-металлгидридные аккумуляторы не разряжаются самопроизвольно и склонны к ухудшению памяти?

Да, никель-металлогидридные (NiMH) батареи будут саморазряжаться на 1% в день, если они используются в устройстве с низким энергопотреблением или в режиме ожидания, и известно, что химический состав подвержен эффекту памяти.Однако, используя очень экономичную технологию BMS от таких производителей, как Texas Instruments, Analog Devices и On Semiconductor, мы можем разработать систему, которая непрерывно заряжает (скорость заряда менее 0,025 C (C / 40)) аккумулятор, чтобы гарантировать что аккумулятор всегда загружен на максимум, и уменьшаются негативные последствия перезарядки.


Прослужат ли никель-металлгидридные батареи, как литиевые?

Если NiMH аккумулятор постоянно перезаряжается, на электродах образуются мелкие кристаллы, препятствующие их полной зарядке, и в результате напряжение аккумулятора падает.Недостаточная зарядка может привести к ухудшению обслуживания, а перезарядка может привести к потере срока службы. Чтобы решить эту проблему, используйте нашу экономичную BMS, которая управляет процессом зарядки, так что никогда не будет 100% вероятности перезарядки и повреждения аккумулятора.

Большинство зарядных устройств начального уровня используют рудиментарные таймеры, а не активно контролируют напряжение, чтобы определить, когда следует отключить ток заряда. Как правило, для никель-металлгидридных аккумуляторов предпочтительнее интеллектуальное зарядное устройство средней продолжительности работы (от 2 до 3 часов).Чрезвычайно быстрая зарядка (менее 1 часа) может повлиять на срок службы батареи, и ее следует ограничивать по мере необходимости.


Требуется ли вентиляция корпуса для аккумуляторной батареи NiMH, аналогичная литиевой?

Первичные газы, выделяемые никель-металлгидридной батареей при чрезмерной перезарядке или чрезмерной разрядке, — это водород и кислород. Батарейный отсек не должен быть герметичным и должен иметь хорошую вентиляцию. Изоляция батареи от тепловыделяющих компонентов и вентиляции вокруг батареи также снизит тепловую нагрузку на батарею и упростит разработку соответствующих систем зарядки.


Мне действительно нужна BMS для NiMH аккумуляторной батареи?

Нет, не знаешь. Однако никель-металлгидридные аккумуляторные батареи являются одними из самых сложных для точной зарядки, и, поскольку решения BMS очень рентабельны, мы рекомендуем использовать один в вашем дизайне. Зарядка для NiMH аккумуляторов основана на пропускании тока через аккумулятор, тогда как с литий-ионными и свинцово-кислотными аккумуляторами вы можете контролировать перезаряд, просто установив максимальное напряжение заряда. Следовательно, наличие электронного предохранителя продлит общий срок службы батареи.


В чем разница между NiMH и литием по общей стоимости и размеру аккумуляторной батареи?

Вот где две большие разницы, когда дело доходит до этих двух химических составов:

  1. Стоимость: NiMH составляет менее 50% от литиевой батареи с точки зрения конечной цены производства аккумуляторной батареи и менее 75% от литиевой батареи с точки зрения разработки продукта.Хотя у NiMH есть некоторые нормативные и другие этапы разработки, он все же значительно меньше, чем литий.
  2. Размер: Литиевые элементы легче и меньше никель-металлогидридных (NiMH) элементов, однако литиевые элементы имеют в среднем всего 1500 мАч по сравнению со средним значением 2200 мАч для NiMH-элементов.

Основные конструктивные особенности

никель-металлгидридный Литий-ионный
Напряжение элемента (В) 1. 2 3,6
Удельная энергия (Втч / кг) 1–80 3–100
Удельная мощность (Вт / кг) <200 100–1000
Плотность энергии (кВтч / м3) 70–100 80–200
Плотность мощности (МВт / м3) 1.5–4 0,4 — 2
КПД (%) 81 99
×

Ebook Скачать

Плюсы и минусы никелевых аккумуляторов над литиевыми

5 вещей, которые нужно знать при выборе химического состава клетки

Загрузите вашу копию
Руководство по аккумуляторным батареям

| NiMH | Литий-ионный

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Хотите купить аккумуляторы? Щелкните здесь, чтобы просмотреть аккумуляторные батареи от Microbattery. com

Аккумуляторная батарея измеряется ее зарядной емкостью, которая указывается в мАч (миллиампер-час). Вы увидите этот номер на упаковке, а также на самом аккумуляторе. Емкость — это количество электрического заряда, хранящегося внутри батареи. Чем больше заряда в аккумуляторе, тем больше электрического тока он может передавать и тем дольше может питать ваше устройство. Для аккумуляторных батарей AA вы найдете емкость от 1300 мАч до 2900 мАч, перезаряжаемые батареи AAA в диапазоне от 500 мАч до 1100 мАч.Перезаряжаемые батареи можно заряжать и повторно использовать от 500 до 1000 раз в зависимости от использования. Различные технологии аккумуляторов влияют на производительность аккумуляторов.

Есть 3 основных типа аккумуляторных батарей:

  • NiCd (никель-кадмиевый)
  • NiMH (никель-металлогидрид)
  • Литий-ионный (литий-ионный)

NiCd (никель-кадмиевый)

  • Никель-кадмиевые батареи — это устаревшая технология, эти батареи довольно дешевы, поскольку имеют проблемы с памятью.
  • Золотое правило никель-кадмиевых аккумуляторов — полностью разряжать их каждый раз перед повторной зарядкой, чтобы они всегда были в наилучшей форме.
  • Никель-кадмиевые батареи
  • можно «циклировать» около 1000 раз или заряжать один раз в день в течение примерно 3 лет, прежде чем они умрут.
  • Никель-кадмиевые батареи
  • имеют более низкое напряжение, чем их стандартные аналоги

NiMH (никель-металлогидрид)

  • NiMH батареи более дорогие, но на протяжении всего срока службы они могут частично разряжаться и заряжаться сколько угодно раз (примерно до 1000 раз), и они всегда будут иметь полную емкость.
  • Гораздо больше емкости, чем у NiCd, которые они заменили
  • Очень часто встречается, поэтому легко найти и аккумуляторы, и зарядные устройства

Литий-ионный (литий-ионный)

  • Литий-ионные батареи решают обе проблемы, связанные с двумя другими типами батарей (полное напряжение и отсутствие проблем с памятью).
  • Недоступно при стандартном напряжении, кроме типоразмера 9 В (литий-ионный аккумулятор размера AAA, AA, C и D выдает 3,7 В вместо 1.5 В)
  • Требуется специальное зарядное устройство

Вопросы и ответы

A. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи в устройствах, в которых используются одноразовые или щелочные батареи?

Да. В большинстве случаев никель-металлогидридные (NiMH) батареи могут заменить (одноразовые) первичные батареи, особенно для электронных устройств с большим потреблением энергии. Основные преимущества заключаются в том, что после первоначальных инвестиций они сэкономят вам деньги, поскольку вы можете повторно использовать эти батареи сотни раз, и они имеют дополнительное преимущество, помогая окружающей среде, экономя сырье и избегая отходов одноразовых аккумуляторов, которые в конечном итоге могут закончиться. в свалку.

Могут быть некоторые устройства, для которых перезаряжаемые батареи могут не подходить, например, некоторые марки радиостанций DAB, в которых четыре или шесть батарей используются последовательно, и разница в напряжении между никель-металл-гидридными аккумуляторными батареями и стандартными щелочными батареями может привести к снижению их производительности.

B. Могу ли я использовать аккумуляторные батареи прямо из упаковки?

Если в ваших перезаряжаемых аккумуляторах указано, что они «Предварительно заряжены» или «Готовы к использованию» , их можно использовать прямо из упаковки, как одноразовые батареи.Однако стандартные аккумуляторные батареи не имеют этой функции, поэтому перед использованием им потребуется первая зарядка.

C. Что такое «саморазряд» аккумуляторной батареи?

Саморазряд — это явление в перезаряжаемых батареях, в котором внутренние химические реакции уменьшают накопленный заряд батареи без какого-либо соединения между электродами, т.е. когда они не используются в устройстве. Саморазряд сокращает срок службы аккумуляторов и приводит к тому, что их первоначальный заряд меньше, чем полный, когда они фактически используются.

Скорость, с которой происходит саморазряд батареи, зависит от ряда факторов, таких как тип батареи, состояние заряда, зарядный ток и температура окружающей среды. Как правило, среди стандартных перезаряжаемых батарей литиевые батареи меньше всего подвержены саморазряду (около 2–3% разряда в месяц), в то время как никелевые батареи страдают более серьезно (никель-кадмиевые, 15-20% в месяц; металлический никель). гидрид, 30% в месяц), за исключением NiMH аккумуляторов с низким саморазрядом (постоянный заряд) (2-3% в месяц).

Хранение батарей при более низких температурах, таким образом, снижает скорость саморазряда и сохраняет первоначальную энергию, запасенную в батарее.

D. Что означает «оставаться заряженным»?

Постоянный заряд Аккумуляторы с перезарядкой намного эффективнее удерживают свой заряд, когда они не используются. Стандартные никель-металлгидридные аккумуляторные батареи (те, которые не имеют технологии Stay-Charged) постепенно теряют свою мощность в течение недель и месяцев, даже когда они не используются (около 30% в месяц), в процессе, известном как «саморазряд». .Это происходит, когда внутренние химические реакции уменьшают накопленный заряд батареи, даже когда она не используется. Для сравнения, постоянно заряженные батареи имеют низкую скорость саморазряда около 2-3% в месяц, поэтому они сохраняют свой заряд и остаются готовыми к использованию.

На практике использование постоянно заряженных аккумуляторов для повседневных устройств (которые не разряжают аккумуляторы полностью за короткий период времени) означает, что они сохранят свою мощность, когда они не используются, и поэтому будут готовы к использованию и не нуждаются в подзарядке. так часто.Для устройств с высоким энергопотреблением, таких как игрушки с дистанционным управлением или цифровые фотоаппараты, использующие вспышку, более подходящие никель-металлгидридные аккумуляторные батареи большей емкости могут быть более подходящими, поскольку они будут иметь большую мощность в течение первых нескольких дней, прежде чем будут применены преимущества постоянно заряженной батареи. Однако для таких устройств, как дымовые извещатели, фонари или устройства, которые используются немного реже, но нуждаются в подзарядке по запросу, оставшиеся заряженные батареи могут быть лучшим вариантом.

E. Что такое «эффект памяти»? Относится ли это к аккумуляторным батареям?

Эффект памяти возникает, когда аккумулятор заряжается до того, как его емкость полностью разрядится.Затем аккумулятор может «запомнить» последний уровень разряда и принимать только этот уровень заряда при последующих зарядках, тем самым уменьшая емкость, до которой она будет заряжаться, и сокращая время ее службы. Однако с развитием аккумуляторных технологий эта проблема была практически устранена в современных никель-металлгидридных аккумуляторных батареях.

F. Как заряжать аккумуляторные батареи?

Для зарядки аккумуляторных батарей обычно требуется отдельное подходящее зарядное устройство.

Существует широкий выбор зарядных устройств для аккумуляторов разного размера, от быстрых интеллектуальных зарядных устройств до ночных зарядных устройств — все с различными функциями и преимуществами.

Есть некоторые исключения, например, в беспроводных телефонах DECT, радионянях или солнечных батареях, где аккумуляторы заряжаются через контакты в устройстве, когда оно помещено в базовое зарядное устройство или док-станцию. Пожалуйста, ознакомьтесь с инструкциями, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный тип перезаряжаемой батареи для своего устройства.

G. Аккумулятор какой емкости мне подходит?

Для разных устройств требуются аккумуляторы разной емкости. Например, беспроводные телефоны часто заряжаются, поэтому обычно у них нет возможности полностью разрядиться, поэтому подойдет аккумулятор от низкой до средней емкости. Другие устройства, которые могут использовать батарею малой емкости, включают садовые солнечные фонари или пульты дистанционного управления.

Типичные батареи низкой и средней емкости : батареи размера AA (800–1300 мАч) и батареи размера AAA (400–800 мАч)

Типичные батареи большой емкости : батареи размера AA (1950 — 2700 мАч) и батареи размера AAA (950 — 1100 мАч)

Устройства, для которых требуются батареи большой емкости, включают автомобили с дистанционным управлением, цифровые камеры и некоторые электронные игрушки. Если вы обнаружите, что часто меняете батареи, батарея большой емкости обеспечит более длительный срок службы.

Если вашему устройству требуются аккумуляторы, которые удерживают свой заряд в перерывах между использованием и, возможно, не используются в течение определенного периода времени, вы можете выбрать перезаряжаемый аккумулятор с технологией постоянного заряда, что означает, что аккумуляторы сохраняют свой заряд между использованиями.

H. Температура VS. Срок службы батареи

Батареи обычно используют электрохимическую реакцию для выделения полезной энергии.На эффективность этой реакции может сильно влиять несколько внешних факторов, в том числе температура. Большинство производителей аккумуляторов рекомендуют идеальную рабочую температуру своих продуктов, равную или около комнатной температуры, около 68 ° -80 ° F. Эксплуатация или зарядка аккумулятора при разных температурах за пределами этого диапазона приведет к очень разным характеристикам одного и того же аккумулятора. Интересно, что здесь вы можете увидеть большую разницу в работе батареи, работающей при низких температурах, и батареи.тот же аккумулятор работал при высоких температурах

Эксплуатация аккумулятора При Чрезвычайно высокие температуры : Высокие температуры позволяют снизить электрическое сопротивление аккумулятора. Это позволит значительно увеличить мощность вашего устройства. Хотя звучит здорово, что ваша батарея даст вам больше энергии, вы сократите общий срок службы батареи. Например, батарея, работающая при температуре 68 ° F, может потерять 40% общего срока службы при работе при температуре 115 ° F.Это важно помнить при рассмотрении перезаряжаемых батарей, так как у вас будет меньше общих циклов зарядки, прежде чем вам понадобится вся новая батарея.

Эксплуатация батареи При Крайне низкие температуры : Эксплуатация батареи при очень низких температурах в основном дает противоположный результат для вашей батареи. Сильный холод может привести к увеличению сопротивления батареи. Это снижает эффективность батареи, что приводит к снижению мощности и времени работы от одной зарядки.Хотя это и обратная сторона, работа батареи при очень низких температурах может значительно продлить общий срок службы батареи. Это означает, что вы можете получить больше циклов зарядки от одной и той же батареи, и вам не придется ее заменять. Обычно в мобильных телефонах используются очень дорогие литиевые батареи, поэтому возможность продления срока службы вашего продукта является хорошим утешением для сокращения общего времени работы.

В целом, лучше всего попробовать использовать аккумуляторы при рекомендуемой оптимальной температуре, чтобы добиться максимального баланса между производительностью и сроком службы.Если вы используете устройство в условиях сильного холода, вы можете положить его в карман рядом с телом — это простой способ убедиться, что температура вашего устройства ближе к комнатной, когда оно будет использоваться. Если вам нужно использовать устройство в очень жаркой среде, вы можете попытаться подержать его рядом с кондиционером, чтобы снизить температуру до рекомендуемой температуры в помещении.

Купить NiMH аккумуляторы Energizer, Duracell, Powerex, Panasonic, Accupower

NiMH аккумуляторные батареи (никель-металлогидридные)

Никель-металлогидридные аккумуляторные батареи (NiMH) чаще всего используются в энергоемких устройствах.В качестве отличной альтернативы одноразовым щелочным батареям NiMH-батареи имеют такое же напряжение, как и никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторные батареи, но их емкость в 2–3 раза больше (также называемая мощностью). Думайте о своей никель-металлгидридной батарее как о ванне, содержащей энергию, а не воду. Чем больше ванна, тем большую мощность вы получаете от одной зарядки.

NiMH аккумуляторы — один из наиболее популярных вариантов для устройств с высоким энергопотреблением, таких как цифровые фотоаппараты, портативные игры, фонарики, беспроводные электроинструменты, видеокамеры, игрушки, электронные бритвы и зубные щетки, медицинские инструменты и многое другое.

NiMH аккумуляторы используются для питания солнечных фонарей. NiMH аккумуляторные батареи для солнечных батарей доступны в размерах AA, AAA, 2/3 AA, 2/3 AAA, 1/3 AAA и кнопочных батареях .

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, никель-металлгидридные аккумуляторы не обладают эффектом памяти и их можно перезарядить в любой момент. Эффект памяти — это когда аккумулятор должен быть полностью разряжен перед подзарядкой, иначе емкость будет уменьшена.

Преимущества никель-металлгидридных аккумуляторов:

  • Высокая плотность энергии = более длительное время работы
  • Большая емкость по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами
  • Сотни раз заряжается (800)
  • Быстрая зарядка
  • Отсутствие эффекта памяти
  • Экологичность

Большинство никель-металлгидридных аккумуляторов по отдельности имеют 1. 2 Вольта питания на элемент, за исключением 9-вольтовых никель-металлгидридных батарей (обеспечивает питание 8,4 В).

Как и все батареи, химические никель-металлгидридные батареи имеют номинал мАч (миллиампер-часы), которые они предоставляют. Чем выше рейтинг, тем дольше прослужит ячейка. Например, емкость 10 000 мАч (батарея размера D) обеспечит более длительную работу, чем батарея номиналом 2200 мАч (батарея размера AA).

Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи доступны в различных размерах (емкости) с вкладками или без них.Размеры потребителей: AA, AAA, C, D и 9 В. Промышленные размеры включают Sub C, A, 1/3 AA, 1 / 3AAA, 2/3 A, 2 / 3AA, 2 / 3AAA, 4/3 A, 4/5 A и 1/2 D.

мАч. :

AA 800–2900 мАч

AAA 700–1200 мАч

C 3500–6000 мАч

D 8000–12000 мАч

NiMH 9 В аккумуляторная батарея NiMH 9 VOLT Аккумуляторы технически обеспечивают 8,4 Вольт энергии. Обычно емкость 9-вольтовых никель-металлгидридных аккумуляторов составляет от 175 до 300 мАч.

NiMH АККУМУЛЯТОРЫ С НИЗКИМ РАЗРЯДОМ : Стандартные NiMH аккумуляторы саморазрядятся через 30-40 дней. NiMH аккумуляторы с низким уровнем разряда сохраняют свой заряд (до 85%) примерно 2 года. Это довольно значительная разница.

БАТАРЕИ NiMH : Батарейные блоки NiMH состоят из отдельных ячеек по 1,2 В каждая для создания блоков разного напряжения. Они включают 4,8 В, 6 В, 7,2 В, 12 В, 24 В и т.д. длительный заряд.

NiMH АККУМУЛЯТОРЫ СО ВКЛАДКАМИ : Эти батареи имеют контакты, приваренные точечной сваркой, которые используются для сборки батарейного блока любого размера (2,4 В, 3,6 В, 4,8 В, 6 В, 7,2 В, 8,4 В, 9,6 В, 10,8 В, 12 В. и т. д.) в диапазоне от 120 до 10 000 мАч.

NiMH FLAT TOP (OEM) АККУМУЛЯТОРЫ : Эти батареи используются для создания аккумуляторных блоков любого размера (2,4 В, 3,6 В, 4,8 В, 6 В, 7,2 В, 8,4 В, 9,6 В, 10,8 В, 12 В, и т. д.) для тех, кто умеет сами вкладки ставить.Они немного дешевле, чем батарейки с вкладками. Все, что требуется для крепления выступов, — это умение работать простым точечным сварочным аппаратом или паяльником.

NiMH SUB C АККУМУЛЯТОРЫ : Идеально подходят для питания аккумуляторных электроинструментов, таких как дрели, пылесосы, пылесосы, резервное копирование памяти, восстановление аккумуляторных блоков RC (радиоуправляемых), электрических лодок и т. Д.

Ссылки по теме:

Зарядные устройства NiMH аккумуляторов

Тестеры NiMH аккумуляторов

Покупайте, экономьте и звоните по бесплатному телефону — всегда там, где вы хотите быть.

Бесплатный номер: 1-800-660-7705

Эл. Почта: [email protected]

Оптовые запросы: [email protected]

NiMH или щелочь? Когда выбирать аккумуляторные вместо одноразовых

Всегда ли лучше выбирать аккумуляторные? Дешевле ли повторно использовать одну батарею вместо покупки нескольких? Или одноразовые батареи лучше? Когда в игру вступает никель-металлгидридный против щелочного , ответ всегда будет зависеть от ваших конкретных потребностей. Читайте дальше, чтобы узнать, что лучше отдать предпочтение.

Все начинается с потока энергии

Основная цель батарей, как одноразовых, так и аккумуляторных, одинакова: хранить химическую энергию и превращать ее в электрическую, когда это необходимо. Когда батарея разряжается, химическая реакция заставляет энергию течь по внешнему пути между двумя электродами батареи. Когда запасенная энергия достигает своего конца, химические реакции замедляются. В одноразовой щелочной батарее это означает, что пора ее утилизировать.

А как насчет аккумуляторов? Из-за разного химического состава NiMH аккумуляторов «истощающий» поток электронов может быть обращен вспять. При подключении аккумулятора к зарядному устройству электрическая энергия снова превращается в химическую. Когда емкость достигает максимума, цикл завершается, и аккумулятор готов к высвобождению новой энергии.

Аккумуляторы дешевле?

Это зависит от обстоятельств. Изначально нет. Но учитывая, что срок службы аккумуляторов составляет от 5 до 10 лет, в большинстве случаев вы можете сэкономить значительную сумму денег с течением времени. Для требовательных устройств с высоким уровнем потребления это может иметь огромное значение. В конце концов, одна аккумуляторная батарея может равняться сотням одноразового аналога.

Однако для слаботочных устройств с более длительным сроком службы аккумуляторная батарея не всегда лучший выбор. Если принять во внимание средний срок службы перезаряжаемой батареи, возможно, имеет смысл придерживаться одноразовых батарей. Настенные часы могут прослужить несколько месяцев без подзарядки, поэтому вложение в аккумуляторную батарею может оказаться не столь выгодным.

Знайте свои потребности (устройства)

При взвешивании никель-металлгидридного сплава и щелочного элемента не забудьте выяснить, насколько требовательно ваше устройство. Будет ли это длиться несколько месяцев? В этом случае обычно подойдет одноразовая батарея. Если вам требуется быстрое, интенсивное и надежное питание или частые подзарядки, аккумуляторная батарея будет более экономичной и более безопасной для окружающей среды.

Какая батарея самая лучшая? — Battery University

Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и являются тонкими как бумага.Они настоящие? Возможно — но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и изнашивается преждевременно. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.

Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и в ответ предлагают пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений.Индустрия мобильных телефонов — пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте — долголетие.

Надпись NiMH на батарейном блоке не гарантирует автоматически высокую плотность энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму. Такой блок обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH-аккумулятор обеспечивает плотность энергии 80 Втч / кг и выше.Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.

Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, плотность энергии которых намного превышает их коммерческий эквивалент. К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения плотности энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов. Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравниваются другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.

Никель-кадмий (NiCd) — зрелый и хорошо изученный, но относительно невысокий по плотности энергии.NiCd используется там, где важны долгий срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH) — имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы. NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.

Свинцово-кислотный — наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет значения.Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.

Lithium Ion (Li ‑ ion) — самая быстрорастущая аккумуляторная система. Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты. Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.

Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) — предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке.Основные приложения — мобильные телефоны.

На рис. 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости. Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.

NiCd NiMH Свинцово-кислотный Литий-ионный Литий-ионный полимер Многоразовый
щелочной
Гравиметрическая плотность энергии (Втч / кг) 45-80 60-120 110-160 100-130 80 (начальное) Внутреннее сопротивление
(включая периферийные цепи) в мОм от 100 до 200 1
6 В в пакете от 200 до 300 1
Пакет на 6 В <100 1
Пакет на 12 В от 150 до 250 1
7. Пакет на 2 В от 200 до 300 1
Пакет на 7,2 В От 200 до 2000 1
Пакет на 6 В Срок службы (до 80% от начальной емкости) 1500 2 300 до 500 2,3 200 до
300 2 500 до 1000 3 300 до
500 50 3
(до 50%) Время быстрой зарядки 1 час стандартно 2-4 часа 8-16 часов 2-4 часа 2-4 часа 2-3 часа Допуск перегрузки умеренный низкий высокий очень низкий низкий средний Саморазряд / месяц (комнатная температура) 20% 4 30% 4 5% 10% 5 ~ 10% 5 0. 3% Напряжение элемента (номинальное) 1,25 В 6 1,25 В 6 2 В 3,6 В 3,6 В 1,5 В Ток нагрузки
— пик
— лучший результат
20C
1C
5C
0,5C или ниже
5C 7
0,2C
> 2C
1C или ниже
> 2C
> 2C

0.5C
0,2C или ниже Рабочая температура (только нагнетание) от -40 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от 0 до
60 ° C от 0 до
65 ° C Требования к техническому обслуживанию от 30 до 60 дней от 60 до 90 дней от 3 до 6 месяцев 9 не требуется не требуется не требуется Стандартная стоимость батареи
(долларов США, только для справки) 50 долларов
(7,2 В) 60 долларов США
(7,2 В) 25 долларов США
(6 В) 100 долларов США
(7,2 В) 100 долл. США
(7,2 В) 5 долл. США
(9 В) Стоимость цикла (долл. США) 11 0,04 долл. США 0,12 долл. США 0,10 долл. США 0,14 долл. США 906,5013 0,29 долл. США 70 Коммерческое использование с 1950 1990 1970 (герметичная свинцово-кислотная) 1991 1999 1992

066

9116 9 : Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей

  1. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала ячеек, типа схемы защиты и количества ячеек. Схема защиты из литий-ионных и литий-полимерных добавляет около 100 мОм.
  2. Срок службы зависит от регулярного обслуживания аккумулятора. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
  3. Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
  4. Разряд наиболее высок сразу после зарядки, затем спадает. Емкость NiCd уменьшается на 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Саморазряд увеличивается с повышением температуры.
  5. Внутренние схемы защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
  6. 1,25 В — напряжение разомкнутой ячейки. 1,2 В. Обычно используется значение. Между ячейками нет разницы; это просто метод оценки.
  7. Возможность сильноточных импульсов.
  8. Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.
  9. Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающей» или «дополнительной» платы.
  10. Стоимость аккумулятора для имеющихся в продаже портативных устройств.
  11. Рассчитано из цены батареи, разделенной на срок службы. Не включает стоимость электричества и зарядных устройств.

Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

Никель-кадмиевый аккумулятор предпочитает быстрый заряд медленному и импульсный заряд постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd — сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd — единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют, сидя в зарядных устройствах в течение нескольких дней и используя лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах элементов (также называемых памятью ) образуются большие кристаллы, и NiCd постепенно теряет свои характеристики.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых аккумуляторов к более новым технологиям.

Преимущества и ограничения никель-кадмиевых аккумуляторов

0

900

Быстрая и простая зарядка — даже после длительного хранения.

Большое количество циклов заряда / разряда — при правильном обслуживании NiCd обеспечивает более 1000 циклов заряда / разряда.

Хорошие нагрузочные характеристики — NiCd позволяет заряжаться при низких температурах.

Длительный срок хранения — в любой зарядке.

Простое хранение и транспортировка — большинство авиагрузов принимают NiCd без особых условий.

Хорошие низкотемпературные характеристики.

Простит, если злоупотребляют — NiCd — одна из самых прочных аккумуляторных батарей.

Экономичная цена — никель-кадмиевый аккумулятор является самым дешевым аккумулятором с точки зрения стоимости цикла.

Доступен в широком диапазоне размеров и рабочих характеристик — большинство никель-кадмиевых элементов имеют цилиндрическую форму.

Ограничения

Относительно низкая плотность энергии — по сравнению с более новыми системами.

Эффект памяти — необходимо периодически проверять NiCd для предотвращения памяти.

Безвредно для окружающей среды — NiCd содержит токсичные металлы.Некоторые страны ограничивают использование никель-кадмиевых батарей.

Имеет относительно высокий саморазряд — после хранения требует подзарядки.

Рисунок 2: Преимущества и ограничения никель-кадмиевых батарей.

Никель-металлогидридная (NiMH) батарея

Исследование системы NiMH началось в 1970-х годах как средство открытия способов хранения водорода для никель-водородной батареи .Сегодня никель-водородные батареи в основном используются для спутниковой связи. Они громоздкие, содержат стальные баллончики высокого давления и стоят тысячи долларов за элемент.

В первые дни экспериментов с NiMH батареями металлогидридные сплавы были нестабильны в окружающей среде элемента, и желаемые рабочие характеристики не могли быть достигнуты. В результате разработка NiMH замедлилась. В 1980-х годах были разработаны новые гидридные сплавы, которые были достаточно стабильны для использования в электролизере.С конца 1980-х годов NiMH неуклонно совершенствовалась.

Успех NiMH обусловлен его высокой плотностью энергии и использованием экологически чистых металлов. Современные никель-металлгидридные аккумуляторы обеспечивают на 40 процентов более высокую плотность энергии по сравнению с никель-кадмиевым. Есть потенциал для еще более высоких возможностей, но не без некоторых отрицательных побочных эффектов.

NiMH менее долговечен, чем NiCd. Езда на велосипеде под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от сильного саморазряда, который значительно больше, чем у NiCd.

NiMH заменил NiCd на таких рынках, как беспроводная связь и мобильные вычисления. Во многих частях света покупателю рекомендуется использовать никель-металлогидридные, а не никель-кадмиевые батареи. Это связано с заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации использованной батареи.

Эксперты согласны с тем, что NiMH значительно улучшился с годами, но ограничения остаются. Большинство недостатков присущи никелевой технологии и присущи никель-кадмиевым батареям. Широко признано, что NiMH — это промежуточный этап в технологии литиевых батарей.

Преимущества и ограничения никель-металлгидридных аккумуляторов

0

0

900

Емкость на 30–40 процентов выше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава. NiMH обладает потенциалом для еще более высокой плотности энергии.

Менее подвержен памяти, чем NiCd.Периодические циклы упражнений требуются реже.

Простое хранение и транспортировка — условия транспортировки не подлежат нормативному контролю.

Экологически чистый — содержит только легкие токсины; выгодно для вторичной переработки.

Ограничения

Ограниченный срок службы — при многократном глубоком цикле, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200–300 циклов. Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы разряда.

Ограниченный ток разряда — хотя никель-металлгидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторяющиеся разряды с высокими токами нагрузки сокращают срок службы батареи. Наилучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0,2 до 0,5 ° C (от одной пятой до половины номинальной мощности).

Требуется более сложный алгоритм зарядки — NiMH выделяет больше тепла во время зарядки и требует более продолжительного времени зарядки, чем NiCd. Капельный заряд имеет решающее значение и требует тщательного контроля.

Высокий саморазряд — саморазряд NiMH примерно на 50 процентов выше, чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет более низкой плотности энергии.

Производительность ухудшается при хранении при повышенных температурах — NiMH следует хранить в прохладном месте и с уровнем заряда около 40 процентов.

Высокие затраты на обслуживание — аккумулятор требует регулярной полной разрядки для предотвращения образования кристаллов.

Примерно на 20 процентов дороже, чем NiCd — NiMH батареи, рассчитанные на большой ток, дороже, чем обычная версия.

Рисунок 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Изобретены французским врачом Гастоном Планте в 1859 году. первая аккумуляторная батарея для коммерческого использования. Сегодня залитые свинцово-кислотные батареи используются в автомобилях, вилочных погрузчиках и крупных системах бесперебойного питания (ИБП).

В середине 1970-х исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая могла работать в любом положении.Жидкий электролит был преобразован в увлажненные сепараторы, и корпус был герметизирован. Были добавлены предохранительные клапаны, позволяющие выпускать газ во время зарядки и разрядки.

Под влиянием разных приложений появилось два обозначения батарей. Это небольшая герметичная свинцово-кислотная смесь (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и свинцово-кислотная кислота с большим клапаном (VRLA). Технически обе батареи одинаковые. (Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметичной.) Из-за того, что мы делаем упор на портативные аккумуляторы, мы делаем упор на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы не дать аккумулятору достичь своего газогенерирующего потенциала во время зарядки. Чрезмерная зарядка вызовет газообразование и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены.

Свинцово-кислотный не подлежит памяти. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению.У аккумулятора лучше всего сохраняется заряд среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd саморазряжается примерно на 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжает такое же количество за один год. SLA относительно недорого купить, но эксплуатационные расходы могут быть дороже, чем у NiCd, если полные циклы требуются на повторяющейся основе.

SLA не предусматривает быстрой зарядки — обычно время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Соглашение об уровне обслуживания должно всегда храниться в заряженном состоянии. Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, состояние, при котором аккумулятор трудно, а то и невозможно перезарядить.

В отличие от NiCd, SLA не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает аккумулятор небольшой емкости. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава. Чтобы предотвратить перегрузку аккумулятора из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать более крупный аккумулятор SLA.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры SLA предусматривает от 200 до 300 циклов разрядки / зарядки. Основная причина относительно короткого срока службы — это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Оптимальная рабочая температура для батарей SLA и VRLA составляет 25 ° C (77 ° F). Как показывает практика, каждые 8 ​​° C (15 ° F) повышение температуры сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, который прослужит 10 лет при 25 ° C, будет годен только 5 лет при эксплуатации при 33 ° C (95 ° F). Та же батарея проработает чуть больше одного года при температуре 42 ° C (107 ° F).

Среди современных аккумуляторных батарей семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, что делает их непригодными для портативных устройств, требующих компактных размеров. К тому же производительность при низких температурах оставляет желать лучшего.

SLA рассчитан на 5-часовую разрядку или 0,2 ° C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленную 20-часовую разрядку. Чем больше время разряда, тем выше показания емкости. SLA хорошо работает на высоких импульсных токах. Во время этих импульсов может быть достигнута скорость разряда, значительно превышающая 1С.

Что касается утилизации, SLA менее вредно, чем NiCd аккумулятор, но высокое содержание свинца делает SLA экологически вредным.

Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Недорогой и простой в изготовлении — с точки зрения стоимости ватт-часов SLA является наименее дорогим.

Зрелая, надежная и хорошо изученная технология — при правильном использовании соглашение об уровне обслуживания является долговечным и обеспечивает надежное обслуживание.

Низкий саморазряд — скорость саморазряда одна из самых низких среди аккумуляторных систем.

Низкие требования к обслуживанию — нет памяти; нет электролита для заполнения.

Возможна высокая скорость разряда.

Ограничения

Не может храниться в разряженном состоянии.

Низкая плотность энергии — плохое соотношение веса и плотности энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.

Допускает только ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов.

Безвредно для окружающей среды — электролит и содержащийся в нем свинец могут нанести вред окружающей среде.

Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты — существуют экологические проблемы, связанные с утечкой в ​​случае аварии.

Температурный разгон может произойти при неправильной зарядке.

Рисунок 4: Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионная батарея

Работа Pioneer с литиевой батареей началась в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов первые неперезаряжаемые литиевые батареи стали коммерчески доступными.Литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию на вес.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи были предприняты в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Несмотря на то, что литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке.В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Плотность энергии у литий-ионных аккумуляторов обычно вдвое выше, чем у стандартных никель-кадмиевых. Улучшение электродных активных материалов может увеличить плотность энергии почти в три раза по сравнению с NiCd. В дополнение к высокой емкости, нагрузочные характеристики достаточно хороши и ведут себя так же, как NiCd с точки зрения характеристик разряда (аналогичная форма профиля разряда, но другое напряжение).Плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной мощности в желаемом спектре напряжения.

Высокое напряжение элементов позволяет использовать аккумуляторные блоки только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают от одной ячейки, что упрощает конструкцию батарей. Для поддержания той же мощности потребляются более высокие токи. Низкое сопротивление элемента важно для обеспечения неограниченного протекания тока во время импульсов нагрузки.

Литий-ионная аккумуляторная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химикатов.Отсутствует память, и для продления срока службы батареи не требуется никаких плановых циклов. Кроме того, саморазряд менее чем наполовину по сравнению с NiCd, что делает литий-ионный аккумулятор хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на общие преимущества, литий-ионный аккумулятор имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить скачки температуры. Максимальный ток заряда и разряда ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет. Через два или, возможно, три года батарея часто выходит из строя.Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно актуально для NiMH при воздействии высоких температур окружающей среды.

Хранение аккумулятора в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических компонентов). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен.

Производители постоянно улучшают химический состав литий-ионных аккумуляторов. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того.При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения удельной стоимости — это цилиндрический аккумулятор 18650. Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется более тонкий блок (менее 18 мм), призматический литий-ионный элемент является лучшим выбором. По сравнению с 18650 нет никакого выигрыша в плотности энергии, однако стоимость получения той же энергии может удвоиться.

Для сверхтонкой геометрии (менее 4 мм) единственным выбором является литий-ионный полимер. Это самая дорогая система по соотношению затрат и энергии. Никакого выигрыша в плотности энергии нет, а долговечность уступает прочному элементу 18560.

Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

0

0

0

Высокая плотность энергии — потенциал для еще большей производительности.

Относительно низкий саморазряд — саморазряд вдвое меньше, чем у NiCd и NiMH.

Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.

Ограничения

Требуется схема защиты — схема защиты ограничивает напряжение и ток. Батарея безопасна, если ее не спровоцировать.

Подвержен старению, даже если не используется — хранение аккумулятора в прохладном месте и при 40-процентном уровне заряда снижает эффект старения.

Умеренный ток разряда.

В соответствии с правилами транспортировки — отправка больших партий литий-ионных аккумуляторов может подлежать нормативному контролю. Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.

Дорого в производстве — примерно на 40 процентов дороже, чем у NiCd. Более совершенные технологии производства и замена редких металлов более дешевыми альтернативами, вероятно, снизят цену.

Не полностью зрелый — изменения в комбинации металлов и химических веществ влияют на результаты тестирования батареи, особенно с некоторыми быстрыми методами тестирования.

Рисунок 5: Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор отличается от других аккумуляторных систем тип используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и геометрии тонкого профиля. Нет опасности воспламенения, поскольку не используется жидкий или гелеобразный электролит. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость.Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, но это требование не подходит для портативных приложений.

Чтобы сделать небольшую литий-полимерную батарею проводящей, было добавлено немного гелеобразного электролита. Большинство коммерческих литий-полимерных аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, являются гибридными и содержат гелеобразный электролит.Правильный термин для этой системы — литий-ионный полимер . В рекламных целях большинство производителей аккумуляторов маркируют их просто как литий-полимерные . Поскольку гибридный литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является единственным действующим полимерным аккумулятором для портативного использования, мы сосредоточимся на этой химии.

В чем же тогда разница между классическим литий-ионным и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? Хотя характеристики и производительность этих двух систем очень похожи, литий-ионный полимер уникален тем, что твердый электролит заменяет пористый сепаратор.Гелеобразный электролит просто добавляют для повышения ионной проводимости.

Технические трудности и задержки в массовом производстве задержали внедрение литий-ионных полимерных батарей. Кроме того, обещанное превосходство литий-ионного полимера еще не реализовано. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается — фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В настоящее время нет преимущества в стоимости. Основная причина перехода на литий-ионный полимер — это форм-фактор. Он позволяет создавать тонкие пластины — стиль, который востребован в высококонкурентной индустрии мобильных телефонов.

Преимущества и ограничения литий-ионных полимерных аккумуляторов

7

0

0

Очень низкопрофильный — можно использовать батареи, которые напоминают профиль кредитной карты.

Гибкий форм-фактор — производители не ограничены стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.

Легкий вес — гелеобразные, а не жидкие электролиты позволяют упростить упаковку, в некоторых случаях исключая металлическую оболочку.

Повышенная безопасность — большая устойчивость к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионным аккумулятором — потенциал для улучшений существует.

Дороговизна в производстве — после массового производства литий-ионный полимер может иметь более низкую стоимость. Уменьшение схемы управления компенсирует более высокие производственные затраты.

Никель-металлогидридная батарея — обзор

3 Выводы

Появление и практическое применение никель-металлогидридных батарей в 1990-х годах, а затем литий-ионных Аккумуляторы в 2000-х годах в качестве вторичных аккумуляторов для использования в электрических и гибридных транспортных средствах увеличили популярность и проникновение на рынок сначала HEV, а затем PHEV и электромобилей. Однако даже использование новейших, самых передовых литий-ионных аккумуляторов не даст электромобилям достаточной производительности для практического использования, и в настоящее время предполагается, что HEV, а затем и PHEV станут популярными и займут основное место на рынке транспортных средств. По этой причине никель-металлогидридные или литий-ионные батареи в настоящее время используются в HEV, PHEV или электромобилях, в зависимости от характеристик автомобиля. Для того, чтобы электромобили добились серьезного роста популярности и проникновения на рынок, необходимы революционные улучшения в батареях и экономичности.Мир с нетерпением ждет следующего прорыва в технологии литий-ионных аккумуляторов или практического применения аккумуляторов следующего поколения.

Полностью твердотельные литий-ионные батареи считаются инновационными батареями нового поколения, несмотря на их долгую историю. Однако остается еще много вопросов, которые предстоит решить, и их практическое применение на данном этапе кажется ограниченным. Использование новейших технологий, включая расширенный анализ, корректировка наноструктуры интерфейсов станет ключом и прорывом в решении многих проблем, связанных с инновационными батареями нового поколения.

Овал в правом верхнем углу рисунка 12.1 относится к батарее Сакичи. Эта батарея представляет собой идеальную форму батареи будущего, которую 85 лет назад представил Сакичи Тойода, отец-основатель Toyota Motor Corporation, и она будет обладать такими высокими характеристиками, что сможет приводить в действие самолет во время полета и на протяжении всего полета. . Чтобы реализовать новое мобильное общество за счет использования электромобилей, Toyota снова будет стремиться создать батарею Sakichi и начала активно проводить передовые исследования.Toyota ожидает, что результаты этого исследования коренным образом изменят облик автомобиля в будущем.

База знаний по аккумуляторным батареям

Q1. Расскажите подробнее о аккумуляторных батареях, чем они отличаются от первичных или одноразовых батарей?
2 кв. Зачем мне покупать никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?
3 кв. Каковы основные преимущества никель-металлгидридных батарей перед щелочными или другими перезаряжаемыми батареями?
4 квартал. Что означает емкость аккумулятора «мАч»?
Q5.Насколько экологически безопасны никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?
Q6. Как долго может прослужить перезаряжаемый аккумулятор?

1 кв. Расскажите подробнее о аккумуляторных батареях, чем они отличаются от первичных или одноразовых батарей?

Перезаряжаемые батареи того же размера (AA, AAA, C, D, Sc и 9 В) предназначены для повседневного использования в качестве одноразовых или первичных батарей, используемых людьми. Преимущество аккумуляторных батарей заключается в том, что их можно перезаряжать и использовать повторно до тысячи раз, и, как правило, они значительно превосходят стандартные одноразовые одноразовые стандартные батареи ведущих брендов.Тот факт, что аккумуляторные батареи можно использовать снова и снова, представляет собой значительную экономию в течение их срока службы. Перезаряжаемые NiMH батареи также очень популярны просто потому, что они чрезвычайно экологичны. После зарядки эти аккумуляторные батареи можно использовать так же, как и ранее выбрасываемые батареи того же размера.

(Вернуться к началу)

2 кв. Зачем мне покупать никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?

Более высокая производительность приводной электроники и огромная экономия денег — две основные причины, по которым стоит покупать никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.Их можно заряжать до 500-1000 раз, и они служат дольше, чем щелочные или никель-кадмиевые батареи. NiMH аккумуляторы идеально совместимы с большинством потребительских устройств, таких как цифровые фотоаппараты, игровые приставки, CD-плееры, радиоуправляемые автомобили, КПК, портативные двусторонние радиоприемники, вспышки и многие другие устройства с высоким энергопотреблением. Один набор относительно недорогих никель-металлгидридных аккумуляторных батарей может избавить вас от покупки тысяч одноразовых щелочных батарей.

(Вернуться к началу)

3 кв. Каковы основные преимущества никель-металлгидридных батарей перед щелочными или другими перезаряжаемыми батареями?

Аккумуляторы NiMH

имеют следующие преимущества:

  • Повышение производительности с помощью электронных устройств с высоким энергопотреблением
  • Большая емкость для более продолжительной работы устройства.NiMH аккумуляторные батареи могут служить в 2-4 раза дольше, чем одноразовые щелочные батареи или никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
  • Аккумулятор с длительным сроком службы, может заряжаться / разряжаться до 500-1000 циклов.
  • Чрезвычайно низкая стоимость батареи на единицу работы устройства (например, каждая сделанная фотография или каждый час воспроизведения компакт-диска), что обеспечивает очень низкую стоимость расходных материалов для вашей электроники.
  • Стабильная работа благодаря плоской кривой нагнетания. NiMH аккумулятор будет оставаться под высоким напряжением в течение 80% рабочего цикла.
  • Нет эффекта памяти для облегчения зарядки и использования.
  • Безвреден для окружающей среды — нетоксичный химикат

(Вернуться к началу)

4 кв. Что означает емкость аккумулятора «мАч»?

Номинальная емкость мАч относится к емкости, доступной для конкретной батареи. Аккумулятор емкостью 1800 мАч может обеспечивать ток 1800 мА в течение одного часа. Более высокие значения мАч для того же типа батареи, как правило, означают более длительное время работы.Это не относится к сравнению батарей разных типов. Это означает, что вы не сможете предсказать, как долго ваше электронное устройство будет работать, просто взглянув на номинальную емкость аккумулятора. При питании электронных устройств с высоким энергопотреблением, таких как цифровые фотоаппараты, периферийные компьютерные устройства или портативные музыкальные плееры, щелочная батарея обеспечивает лишь небольшую часть своей номинальной емкости. Например, щелочные батареи AA обычно имеют номинальную емкость более 2500 мАч, а никель-металлгидридные батареи AA имеют номинальную емкость всего от 1200 до 2000 мАч. Но когда дело доходит до фактического питания электронного устройства, такого как цифровая камера, никель-металлгидридные батареи часто обеспечивают работу устройства в три или четыре раза дольше. Даже сравнение номинальной емкости аналогичных типов аккумуляторов часто не дает результата, поскольку разные производители могут измерять емкость аккумуляторов по-разному. Батарея NiMH или NiCd, вероятно, будет иметь гораздо более близкую к своей номинальной емкости при питании устройств с высоким энергопотреблением. Щелочные батареи имеют высокую номинальную емкость, но они могут работать на полную мощность только при медленном использовании энергии.Это означает, что никель-металлгидридный аккумулятор номинальной емкостью 1200 мАч позволяет снимать гораздо больше фотографий, чем щелочной аккумулятор с номинальной емкостью 2800.

(Вернуться к началу)

Q5. Насколько экологически безопасны никель-металлгидридные аккумуляторные батареи?

Перезаряжаемые батареи

соответствуют самым экологическим требованиям. Использование аккумуляторных батарей значительно сокращает количество бытовых отходов. Во всем мире ежегодно выбрасывается 15 миллиардов обычных батарей, и все они попадают на свалки.Перезаряжаемые батареи можно использовать снова и снова, что значительно снижает воздействие одноразовых батарей на окружающую среду.

(Вернуться к началу)

Q6. Как долго может прослужить перезаряжаемый аккумулятор?

Допустим, в настоящее время вы используете обычные одноразовые батареи для портативного проигрывателя компакт-дисков и меняете батареи раз в неделю. Для простоты предположим, что в году 52 недели. Вы можете зарядить свои NiMH аккумуляторы 500 раз.Таким образом, никель-металлгидридный аккумулятор рассчитан на 500 перезарядок / 50 недель = 10 лет. Это означает, что через 10 лет вы все еще можете использовать те же батарейки, которые покупаете сегодня! Скорее всего, после того, как вы перейдете на перезаряжаемые батареи, вы больше никогда не будете использовать одноразовые.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.