История Никель-Металл-Гидридных аккумуляторов

NiMH

История Никель-Металл-Гидридных аккумуляторов

 

Описание

Никель-металл-гидридный аккумулятор (NiMH)представляет собой вторичных химический источник электродвижущей силы. В качестве анода в нем выступает электрод, в котором используются металл-гидридные соединения (гидриды никель-лантан, никель-литий. Анод выполнен из оксида никеля. Электролит - раствор гидроксида калия (КОН).

История разработок Ni-MH

Изначальные разработки в области никель-металл-гидридных аккумуляторовбыли направлены на создание должной альтернативы никель-кадмиевым батареям, которые, несмотря на свои преимущества, обладают рядом существенных недостатков. Первые элементы питания были получены в 70-х годах прошлого века. Однако на то время они так и получили широкого распространения вследствие низкой стабильности используемых в аккумуляторах соединений. На поиск оптимальных решений этой проблемы ушло еще более десяти лет. Первые устойчивые соединения, которые можно было использовать в NiMH батареях удалось получить в 1980 году.С того момента и по настоящее время основная часть разработок направлена на достижение более высоких плотностей энергии.

Основные характеристики:

  • ЭДС - 1,25 В;
  • Энергоемкость теоретическая - 300 Вт*ч/кг;
  • Энергоемкость удельная - 60-72 Вт*ч/кг;
  • Энергоплотность удельная - ~150 Вт*ч/дм2;
  • Рабочий температурный интервал - -60...+55 оС;
  • Продолжительность срока службы - 300-500 циклов.

Достоинства

  • Высокая энергоплотность (в сравнении с NiCd аккумуляторами);
  • Практически полное отсутствие "эффекта памяти" (недоразряженный аккумулятор можно повторно зарядить без потери характеристик в течение 30 суток);
  • Постоянный уровень напряжения до полного снижения уровня заряда батареи;
  • Отсутствие вредных для здоровья человека и окружающей среды веществ.

Недостатки

  • Более высокий уровень саморазряда(~в 1,5-2 раза), чем у NiCd батарей;
  • Низкий срок службы (300-500 циклов);
  • Высокий уровень тепловыделения в процессе зарядки.

Оптимальные рабочие условия

Рекомендуется заряжать NiMH батареи током небольшого значения. Уровень разряда должен составлять 20-50 процентов от изначальной емкости. Продолжительность зарядки - 16 часов.

Хранение NiMH батарей

Никель-металл-гидридные батареи должны храниться в заряженном состоянии в прохладном месте (желательно использовать для этой цели холодильник). Елементы питания должны быть упакованы в полиэтиленовый пакет для защиты от протекания электролита. Не допускать опускание температуры хранения ниже 0 оС.

Рекомендуется проверять напряжение на клеммах АКБ каждые 1-2 месяца. При падении значения ниже 1,37 вольт необходимо повторно произвести зарядку батарей.

LSD NiMH-аккумуляторы - батареи с низким саморазрядом

В этом классе аккумуляторов практически полностью исправлена проблема высокого саморазряда никель-металл-гидридных батарей. Впервые LSD NiMH АКБ были представлены в 2005 годя японским производителем - компанией Sanyo, выпустившей линейку элементов питания под брендом Eneloop. В сравнении с обычными NiMH-батареями, LSD-аккумуляторы имеют ряд существенных преимуществ, достигнутых за счет некоторых изменений в составе электролита и электродов. В продажу они поступают полностью заряженными, могут быть использованы в качестве альтернативы щелочным гальваническим элементам.

1. Достоинства LSD NiMH-батарей:

  • Высокая продолжительность сохранения заряда - уровень заряда после 6 месяцев хранения составляет 90 процентов, 1 года - 85 процентов, 2 года - 80 процентов, 3 года - 75 процентов;
  • Возможность использования в мощных устройствах (фотовспышках, фонарях, фотоаппаратах) с силой тока более 4 ампер;
  • Низкая восприимчивость к отрицательным температурам - потеря мощности при -20 оС не более 12 процентов;
  • Лучший возможности в поддержании постоянного напряжения;
  • Больший срок службы - до 1500 циклов заряда/разряда;
  • Низкий уровень внутреннего сопротивления;
  • Сниженное тепловыделение в процессе заряда;
  • Возможность использования в устройствах с импульсной токоотдачей (фотовспышки);
  • Возможность продолжительного использования а устройствах с низким уровнем энергопотребления (пульты ДУ, часы);
  • Высокая эффективность.

2. Недостатки LSD NiMH-батарей:

  • Высокая стоимость;
  • Меньшая, чем у обычных NiMH аккумуляторов паспортная емкость (2700 mAh максимум).

3. Результаты тестирования LSD NiMH-аккумуляторов:

В результате испытаний, проводимых при помощи зарядного устройства LaCrosse BC-9009 было установлено, что нередко фактическая емкость никель-металл-гидридных батарей с низким саморазрядом превышает паспортные данные. В ходе исследования были протестированы 16 батарей Sanyo Eneloop XX (производство - Япония) с паспортной емкостью 2500 mAh. Фактическая емкость всех экземпляров оказалась в пределах от 2550 до 2680 mAh.

4.Наиболее популярные модели LSD NiMH-аккумуляторов:

  • Prolife (производитель - Fujicell);
  • Ready2Use Accu (производитель - Varta);
  • AccuEvolution (производитель - AccuPower);
  • Hybrid, Platinum, и OPP Pre-Charged (производитель - Rayovac);
  • Eneloop (производитель - Sanyo);
  • EniTime (производитель - Yuasa);
  • Infinium (производитель - Panasonic);
  • ReCyko (производитель - Gold Peak);
  • Instant (производитель - Vapex);
  • Hybrio (производитель - Uniross);
  • Cycle Energy (производитель - Sony);
  • MaxE и MaxE Plus (производитель - Ansmann);
  • EnergyOn (производитель - NexCell);
  • ActiveCharge/StayCharged/Pre-Charged/Accu (производитель - Duracell);
  • Pre-Charged (производитель - Kodak);
  • NX-ready (производитель - ENIX energies);
  • Imedion (производитель - Maha);
  • Pleomax E-Lock (производитель - Samsung);
  • Centura (производитель - Tenergy);
  • Ecomax (производитель - CDR King);
  • R2G (производитель - Lenmar);
  • LSD Ready to Use (производитель - Turnigy).

Зарядка NiMH-аккумуляторов

Процесс зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов осуществляется постоянным или импульсным током (с кратковременными отрицательными импульсами). Напряжение, при этом, должно составлять 1,4-1,6 В. Значение напряжения на полностью заряженном элементе питания равно 1,4 В (без нагрузки) и 0,9-1,4 В (при нагрузке).

Напряжение на полностью разряженном аккумуляторе (без нагрузки) не должно быть ниже 1,0 В - дальнейшее сниженние может привести к выходу АКБ из строя.

Методы определения ЗУ окончания процесса зарядки

1.По изменению температуры

В процессе зарядки аккумулятора большая часть электрической энергии, получаемой элементами питания, превращается в энергию химического взаимодействия. После того, как емкость АКБ достигает своего максимального значения, основная часть электроэнергии преобразуется в тепловую энергию.

Зарядное устройство имеет встроенный датчик, который отключает подачу тока на клеммы при достижении максимально допустимой температуры (+60 оС). Наибольший эффект достигается при больших значениях тока.

2.По изменению напряжения

NiMHМетод основан на эффекте падения напряжения на аккумуляторе при достижении полного значения емкости. Явление заметно только при зарядке током большой силы (см. график зарядки NiMH аккумуляторов). ЗУ оснащается датчиком, определяющим момент падения напряжения на батарее и отключающим подачу тока на нее при фиксировании этого эффекта.

Использование NiMH-аккумуляторов

Аккумуляторные батареи данного типа успешно могут быть использованы в качестве замены стандратным гальваническим элементам в бытовой электроники, осветительной технике и пр. Более емкие и габаритные АКБ часто применяются в качестве источника питания в электромобилях, ракетно-космической технике и пр.

Выбирая аккумулятор

При выборе АКБ стоит учитывать, что батареи с большей емкостью имеют больший саморазряд. Для аппаратов с умеренным потреблением энергии или в периодически используемых устройствах целесообразнее всего остановить свой выбор на аккумуляторах емкостью от 300 до 1000 mAh.

Более емкие батареи (1500-3000 mAh) стоит покупать, если их использование предполагается в фотоаппаратах, аудиоплеерах, радиоуправляемых моделях большой мощности. Рекомедуем RADIOLINK: Грозоразрядники

Наиболее известные производители NiMH-батарей

  • GP
  • Camelion
  • Philips
  • Varta
  • Sanyo
  • TDK
  • Energizer
  • Sony
  • Panasonic
  • Duracell