Мужской сайтВосстановление металлогидридных аккумуляторов

Возникновение и развитие NiMH аккумуляторов

Никель-металлогидридные начали создавать ещё в середине прошлого века. Они разрабатывались с учётом преодолеть те недостатки, которые имели никель-кадмиевые аккумуляторы. Во время проводимых исследований учёные разработали новые никель─водородные батареи, применяемые в космической технике. Им удалось разработать новый способ накопления водорода. В новом типе аккумуляторов водород собирался в определённых материалах, а точнее сплавах некоторых металлов. Эти сплавы могли накапливать объем водорода, в тысячу раз превышающий их собственный объем. В состав сплавов входили 2 или более металлов. Один из них накапливал водород, а другой выступал в роли катализатора, который обеспечивал переход атомов водорода в металлическую решётку.

Применение никель-металлогидридных аккумуляторов

Ni-MH аккумуляторы широко применяются для питания различной электроники, работающей в автономном режиме. В большинстве своём они выполняются в виде АА или ААА батарей. Хотя есть и другие исполнения, в том числе, промышленные аккумуляторные батареи. Сфера применения у них практически полностью совпадает с никель-кадмиевыми и даже шире, поскольку они не содержат токсичных материалов.

Продаваемые на рынке никель-металлогидридные аккумуляторы можно разделить на две большие группы по ёмкости:

  • 1500—3000 мАч;
  • 300—1000 мАч.

Первая группа (1500—3000 мАч) используется в различных устройствах, которые имеют высокое энергопотребление за короткий промежуток времени. При этом, как правило, отсутствует предварительное хранение батареек. В качестве примера можно привести такие устройства, как плееры, фотоаппараты, радиоуправляемые модели и другие гаджеты, где энергия аккумулятора Ni-MH расходуется за короткое время.

Вторая группа (300—1000 мАч) подходит, когда расход энергии начинается после определённого временного интервала. Примером могут служить ручные фонарики, рации, игрушки, GPS-навигаторы и других устройств с умеренным энергопотреблением, долгое время находящихся в автономном режиме.

Как нужно проводить восстановление NiMH аккумулятора и почему это важно

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.

Характеристики Ni-MH аккумуляторов

Основные параметры никель-металлогидридных и никель-кадмиевых аккумуляторов приводятся в следующей таблице.

Характеристика Ni-Cd Ni-MH Ni-H2
Характеристика Ni-Cd Ni-MH Ni-H2
Энергетическая плотность, Вт-ч/кг 45-80 60-120
Внутреннее сопротивление (при 6 В), мОм 100-200 200-300
Число циклов заряд-разряд до падения ёмкости 80 процентов от номинала 1500 300-500 2000-3000
Время быстрой зарядки, часы 1 2-4
Устойчивость к перезаряду средняя низкая
Саморазряд при комнатной температуре 20% в месяц 30% в месяц 20-30% за сутки
Номинальное напряжение, В 1,25 1,25 1,25
Оптимальный ток нагрузки до 0,5С
Пиковый ток нагрузки 20С
Рабочая температура (разряд), С от -40 до +60 от -20 до +60 от -20 до +30
Периодичность обслуживания (тренировка), дней 30-90 30-90
Появление в продаже 1950 1990
Срок службы, лет 1-5 1-5 2-7
Удельная энергия, Вт-ч/литр 60-120 100-270 60-80

Ёмкость аккумулятора

При повышении нагрузки и понижении температуры ОС ёмкость никель-металлогидридного аккумулятора снижается в соответствии с графиком ниже.

Зависимость разрядной ёмкости Ni-MH аккумулятора от температуры при разных токах разряда: 0.2С, 1С, 3С

Эффект снижения ёмкости особенно заметен при существенной скорости разряда в области отрицательных температур.

Номинальное разрядное напряжение

Номинальное разрядное напряжение (Uр) обычно находится в пределах 1,2-1,25 вольта при токе разряда (Iр), определяемом по формуле:

Ip = 0,1-0,2С, где

С — номинальная ёмкость батареи при температуре 25 градусов Цельсия.

Конечное напряжение разряда составляет 1 вольт. Как можно видеть на графике ниже, напряжение снижается при возрастании нагрузки.

Разрядные характеристики Ni-MH аккумулятора при температуре 20 С и разных токах нагрузки: 0.2С, 1С, 2С, 3С

Напряжение разомкнутой цепи

Величину этого параметра Ni-MH аккумуляторов определить достаточно сложно. Это определяется тем, что равновесный потенциал оксидно-никелевого электрода во многом зависит от степени окисленности Ni.

Хранение и срок эксплуатации

Во время хранения Ni-MH аккумулятора, как и в случае других типов батарей, имеет место явление саморазряда. При комнатной температуре за первый месяц хранения такой аккумулятор теряет 20-30 процентов ёмкости. В дальнейшем каждый месяц ёмкость никель-металлогидридного аккумулятора падает на 3-7 процентов в месяц. Интенсивность саморазряда возрастает с ростом температуры, как можно видеть на графике ниже.

Зависимость разрядной ёмкости Ni-MH аккумулятора от времени хранения при разных температурах: 0, 20, 40 С

Если интересно, можете прочитать материал о том, как восстанавливают Ni-Cd аккумуляторы для шуруповерта.

Характеристика

Как хранить ni mh аккумуляторы, контроль и рекомендации:

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

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector