Никель цинковые (ni zn) аккумуляторы

Плюсы и минусы NiZn аккумулятора

Никель цинковые батареи имеют как положительные качества, так и серьёзные недостатки. Основными плюсами таких изделий являются:

Повышенное напряжение. При равных размерах аккумуляторы этого типа способны обеспечить напряжение на 0,4 В, выше чем у никель металлогидридных изделий и на 0,1 В более, чем в обычной батарейке.
Отличные показатели разрядного тока. Практически в течение всего времени разряда никель цинковые аккумуляторы держат напряжение на максимально возможном уровне.
Низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому качеству зарядить АКБ этого типа можно значительно быстрее с использованием тока большего значения.
Относительно низкая цена. Никель цинковые батареи существенно дешевле аналогов.
Обладают небольшим весом. Благодаря этому качеству изделия можно использовать в различных летающих игрушках на дистанционном управлении.

Кроме перечисленных преимуществ такие изделия имеют следующие недостатки:

Относительно небольшое количество циклов заряд/разряда.
Большое количество подделок.

Даже изделия от известных производителей не всегда способны выдержать более 300 циклов заряда, контрафактные аккумуляторы часто выходят из строя в течение первого месяца эксплуатации. Несмотря на наличие недостатков такие изделия являются очень востребованными у отечественных покупателей, по причине низкой стоимости.

Модернизированная методика

Дабы своими руками восстановить никель кадмиевые аккумуляторы, а также обеспечить их продолжительную эксплуатацию, выполняются следующие действия:

Все батарейки тщательно проверяются, измеряется напряжение. Те элементы, на которых напряжение близко к нулю, изымаются.
В корпусе при помощи соответствующего инструмента подготавливаются отверстия, дабы залить 1 см3 дистиллированной воды.
Источники питания отстаиваются в течение короткого временного промежутка, после чего проводят повторную проверку напряжения.
Если работоспособность АКБ восстановлена, то сформированные отверстия обрабатывают герметиком, пайкой.
Блок комплектуется батарейками, повторно заряжается. Портативный инструмент готов к эксплуатации, как только на заряднике индикатор изменит оттенок. Для этих целей стоит пользоваться импульсными зарядными устройствами, которые отличаются обширным функционалом, качественной комплектацией.
При нулевом напряжении в АКБ вводят дистиллированную воду вновь.
Процедуру повторяют до тех пор, пока не достигнут положительного результата.

Типы литиевых аккумуляторов

Класс литий-ионных аккумуляторов содержит большое количество типов элементов, различающихся материалами, их которых изготовлены электроды батарей. Хотя в основе электрохимии Li-ion лежат схожие процессы (перенос ионов лития от анода к катоду и обратно) потребительские свойства аккумуляторов различаются, и иногда отличия ярко выражены.

Литий-железофосфатные элементы

Наиболее перспективное направление развитие литий-ионных технологий. Катод выполняется из фосфата железа (FePO₄). В классе Li-ion элементов литий-железофосфатные аккумуляторы выделяются:

способностью работать при более низких температурах;
особенно низким саморазрядом;
пониженной склонностью к деградации при старении;
увеличенной токоотдачей;
повышенной толерантностью к глубокому разряду;
повышенной энергетической плотностью.

Главный плюс подобных литиевых аккумуляторов — повышенный срок службы. Некоторые производители заявляют период эксплуатации на уровне 5000..7000 циклов, что превосходит ресурс остальных типов батарей. При этом надо понимать, что эти цифры реальны только при соблюдении дополнительных условий – неполная зарядка и разрядка, температурный режим и т.п.

Батарея из LiFePO4 для источника бесперебойного питания

К достоинствам относят и стабильность выходного напряжения в течение всего цикла разрядки – оно держится в районе 3,2 В при уровнях запаса энергии от 100% и почти до 0%. Это позволяет сэкономить на преобразователях-стабилизаторах. Но имеется и обратная сторона. Стабильность выходного напряжения затрудняет определение остаточного заряда, что вынуждает применять более сложные и не очень точные алгоритмы.

Разрядные кривые литий-железофосфатных элементов

Литий-полимерные элементы

Направление создания литий-полимерных аккумуляторов (липолей) – использование вместо жидкого электролита твердой пленки. Это дает много преимуществ (повышенную энергоёмкость, возможность создания батарей любых форм и т.п.), но разработчики ведущих фирм только на пути к этой цели. Образцы подобных элементы уже созданы, но для широкого применения пока непригодны. В быту литий-полимерными аккумуляторами называют элементы с загущенным до гелеобразного состояния электролита, выполненного на основе полимеров, или аккумуляторы с ячеистым полимерным сепаратором, заполненным жидким электролитом.

Li-Po элемент для мобильного телефона

Рекомендуем узнать: Что лучше литий полимерный или литий ионный аккумулятор

Литий-титанатные элементы

В качестве материала для анода используется нанокристаллический пентатитанат лития. Это дает просто космические преимущества:

недосягаемый для других элементов жизненный ресурс до 2000 циклов;
повышенный ток разряда до 10С;
сверхнизкое внутреннее сопротивление;
возможность работать при низких температурах;
прочие плюсы.

Литий-титанатный элемент питания

Ni-Cd или Li-ion, какие лучше. Сравнение батарей

Достоинства никелево-ионных аккумуляторов:

Низкая стоимость по сравнению с аналогами;
Быстрый заряд аккумулятора;
Большой срок эксплуатации;
Морозостойкость, работает при большом спектре температур;

Недостатки:

Наличие эффекта памяти – снижает работоспособность при неполном разряде;
Не сохраняет заряд при долгом хранении;
Требуется тренировка аккумулятора для восстановления характеристик после длительного хранения;
Высокий уровень саморазряда.

Также существуют литий-ионные аккумуляторы, которые являются более дорогим аналогом. Лучше всего применяются в устройствах с постоянным напряжением.

Достоинства:

Отсутствие «эффекта памяти» – можно заряжать по мере необходимости, не дожидаясь полной разрядки;
Высокая ёмкость;
Лёгкость;
Относительно низкий уровень саморазряда – около 5% в месяц;
Быстрая зарядка.

Недостатки:

Высокая стоимость по сравнению с аналогами;
Использование на морозе сокращает срок эксплуатации;
Сравнительно небольшой срок службы: 200-300 циклов заряд-разряд.

Выбор типа аккумулятора зависит от назначения: если вы планируете использовать устройство на морозе – лучше подойдет никелево-кадмиевый, а для домашнего использования при небольших нагрузках тока – литий-ионные батареи.

Никелево-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на наличие современных аналогов, не теряют своей популярности из-за небольшой цены. При соблюдении правил по эксплуатации, они будут служить вам долго. Теперь вы знаете, как можно самостоятельно восстановить аккумулятор, правильно его использовать и даже собрать зарядное устройство к нему своими руками.

Разновидности батареек

Второе на что смотрим – это сокращенное обозначение эл.химической системы, которая используется внутри банки.

Одноразовая батарейка:

Alkaline (щелочные) – самые популярные

Zinc Carbon (цинк-карбоновые) – уже почти не применяются

Lithium (литиевые) – хорошие, но редкие и дорогие

Аккумуляторные:

Ni-Cd (никель-кадмиевые)

Их можно длительно хранить разряженными без ущерба для самих элементов.

Ni-Mh (никель-металлогидридные)

Наиболее “ходовые”. У них слабый эффект памяти, приемлемое соотношение цена-емкость + их можно эффективно использовать на морозе.

Самый лучший вариант это не просто Ni-MH, а LSD Ni-MH (черные Panasonic Eneloop, ранее — Sanyo), т.е. с низким саморазрядом. Они реально долго держат заряд, и очень часто попадаются с ёмкостью, выше заявленной производителем.

Просто не верится, что капиталистическая Япония разработала такой социалистический продукт Подробнее

Раньше одними из лучших считались GP (оранжево-зеленые). Они хорошо раскручивали свой бренд и держали качество в 2006-2007г.

После чего, все сильно изменилось и даже серия с низким саморазрядом RE-eco не особо спасла ситуацию.

Ni-Zn (никель-цинковые)

У этих напряжение даже выше, чем в обычных батарейках – 1,6В. Однако при этом они имеют массу недостатков:

небольшой ресурс заряд-разряд (200-300 циклов)

высокое напряжение после заряда (может достигать 1.9 вольта на один элемент, что губительно для некоторых приборов)

для заряда требуется специальное зарядное устройство и желательно не дешёвое (дешёвое быстрее сократит ресурс аккумулятора)

не любят глубокий разряд (теряют ёмкость) + не любят перезаряд (выходят из строя)

не любят подзаряд не до конца заряженного элемента (теряют ёмкость)

для максимального использования ресурсов элемента, нужно заряжать его на 90% от заявленной ёмкости

реальная ёмкость почти в два раза ниже, чем у таких же Ni-MH элементов

на практике уже через год активного использования 30% аккумуляторов выходят из строя

очень много подделок, которые проживут ещё меньше

Минусы никель-цинковых электроаккумуляторов

Повышенная чувствительность к глубоким разрядам (менее 1,4 V с переполюсовкой).
Повышенная чувствительность к перезаряду.
Требуются специальные зарядные устройства либо же придётся контролировать процесс подзарядки.
Относительно низкий показатель количества циклов зарядки/разрядки.
Данная продукция мало распространена.
На рынке попадается не мало подделок.

Даже изделия от известных брендов не всегда в состоянии выдержать более 300 циклов зарядки, а что касается поддельных элементов, то они частенько отрабатывают свой срок уже в течении первого месяца. Но несмотря на приведённый перечень недостатков, Ni Zn АКБ являются весьма востребованными у российских юзеров, а всё по причине их финансовой доступности.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка “Кулон”.

Как заряжать литиевые аккумуляторы

Принцип работы и устройство Ni-Zn аккумулятора

Если NiZn аккумулятор производится в форме батарейки, то такое изделие состоит из корпуса, изготовленного из металла. Большая часть оболочки представляет собой отрицательный контакт источника питания. Для этой цели на металлическую поверхность наносится тонкий слой оксида никеля.

Положительный вывод имеется только с одной стороны. Определить полярность не представляет особых затруднений. Как правило, на корпусе имеются соответствующие обозначения. Кроме этого, плюсовой контакт имеет немного выпуклую плоскость.

Графеновые аккумуляторы

В середине цилиндра находится капсула с гидроксидом калия, в которой находится цинковый стержень. Этот элемент непосредственно соединён с положительным контактом батареи.

Между положительным и отрицательным электродами находится нейтральный наполнитель. Перезаряжаемые элементы питания, выполненные в прямоугольном корпусе, имеют такие же характеристики и принцип работы.

Вышеприведённая конструкция батареи, а также наличие активных элементов, позволяют осуществить следующие реакцию при заряде и разряде никель цинкового аккумулятора:

Параллельное питание элементов

Параллельная зарядка батарей затрудняет качественное определение окончания процесса. Это связано с тем, что нельзя быть уверенным, что каждая ячейка или пакет имеют одинаковое сопротивление, и поэтому некоторые из них будут потреблять больше тока, чем другие. Это означает, что нужно использовать отдельную цепь зарядки для каждой линии в параллельном блоке. Следует установить, каким током заряжать NiMH, определив балансировку, например, используя резисторы такого сопротивления, что будут доминировать в управлении параметрами.

Современные алгоритмы были разработаны для обеспечения точной зарядки без использования термистора. Эти устройства аналогичны Delta V, но имеют специальные методы измерения для обнаружения полного заряда, обычно включающие некоторый цикл, когда напряжение измеряется по временному интервалу и между импульсами. Для многоэлементных пакетов, если они не находятся в одном и том же состоянии и не сбалансированы по емкости, они могут заполняться по одному за раз, подавая сигнал об окончании этапа.

Чтобы сбалансировать их, потребуется несколько циклов. Когда батарея достигает конца заряда, кислород начинает образовываться на электродах и рекомбинировать на катализаторе. Новая химическая реакция создает тепло, которое легко измеряется термистором. Это самый безопасный способ определения окончания процесса во время быстрого восстановления.

Восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов

Процедура восстановления никель кадмиевых аккумуляторов, которые используются для комплектации шуруповёрта, иного портативного агрегата, занимает определенное время. Поскольку стоимость таких акб высокая, перед реализацией следует изучить особенности.

По сути, восстанавливаем никель-кадмиевый аккумулятор шуруповерта импульсным током, который подается в течение 2–4 секунд. Величина тока превышает параметры емкости в 10 и более раз.

Перед тем как восстановить АКБ, подготавливаются определенные элементы и инструменты:

Работоспособный источник питания с сильными показателями тока. В качестве АКБ используют автоаккумулятор.
Зажимы.
Провода.
Мультиметр, с помощью которого контролируется напряжение.
Защитные предметы.

Процедура восстановления включает определенные мероприятия:

У блока портативного инструмента или отдельной батареи определяется положительный и отрицательный контакт.
Пользуясь зажимами или крокодилами, а также отрезками проводов присоединяются минусы.
Другой конец провода прижимают к положительному контакту. Длительность контакта провода составляет 1–2 секунды (возможно увеличение до 3 секунд). Подобные действия занимают немного времени. При контакте следят за тем, чтобы провода не прикипели к блоку, батарее.

По истечении одного цикла при помощи мультиметра замеряется уровень напряжения. Как только напряжение восстановилось, переходят к набору емкости. Дабы восстановить и выполнить ремонт источника питания, выполняется 2–4 цикла.

Такая методика приносит ожидаемый эффект лишь на короткий срок. Все потому, что электролитический состав меняется, изменяется и его объем. В результате, аккумуляторы как источники долго использовать нельзя.

Что представляет собой никель цинковый электронакопитель?

Ni Zn батарея, является химическим источником электрической энергии. Её анод и катод состоят из цинка и оксида никеля соответственно. Роль электролита играет гидроксид калия, в который, с целью повышения качества, внедряется гидроксид лития.

Наверняка, несведущий юзер подумает, что никель цинковые электроаккумуляторы — это супер высокотехнологичная новинка! Но, не так всё на самом деле: Ni Zn АКБ изобрели более сотни лет назад и за это время они успели послужить добрую службу военной технике, электрокарам, а также некоторым другим устройствам. Так что, про эти изделия можно с уверенностью сказать — всё новое, это хорошо замаскированное старое! Патент на данное изобретение получил сам Томас Эдисон, а произошло знаменательное событие в 1901 году. Модернизировать Ni Zn батарейки взялся Джеймс Драм и они даже были применены для железнодорожного транспорта.

На данный момент, Ni Zn можно найти в таких типоразмерах:

Аккумуляторы приведённых размерных стандартов подходят для устройств, в которых могут применяться обыкновенные батарейки.

Литиевый аккумулятор для автомобиля. Есть ли преимущества?

Обычно мы привыкли, что на автомобилях в качестве аккумуляторов используются свинцово-кислотные с различными добавками в пластинах батареи. Добавки могут быть от кальция до серебра, электролит может иметь форму геля, жидкости или быть запечатанным в AGM. Возникает логичный вопрос, вот в мобильниках используются эффективные литиевые батареи, почему такие же не ставят в автомобили?

Почему Литий-ионные аккумуляторы не ставят на машины

Литиевые батареи в автомобилях

Литиевые аккумуляторы – довольно непростая вещь в контексте автомобильной тематики. Их неохотное использование обросло множеством мифов, однако есть и вполне объективные причины, делающие установку таких батарей в данный момент нежелательной. На заре изобретения литиевых батарей в минусе был металлический литий, потом его сменил кокс, а сегодня всё больше распространяется графит. После добавления оксида кобальта аккумуляторы снизили свой нижний температурный порог, а также повысилось количество циклов заряд\разряд. Все литиевые батареи оснащены специальной защитной платой, контроллером. Li-ion батареи по материалу катода различают:

Кобальто литиевые – LiCoO2;
Литий полимерные – LiPol

Литий-ионные аккумуляторы

Отличие основное такого аккумулятора в том, что электролит у него не жидкость, а полимер. Характеристики у полимеров существенно лучше, низкий саморазряд, более высокая плотность, компактность, отсутствует эффект памяти. Рабочая температура от минус двадцати. Наиболее перспективным для оснащения автомобилей специалисты считают LiFEPO4. В этом аккумуляторе материал катода с добавлением железа, а также фосфатов. Из основных преимуществ этого варианта можно выделить:

Долговечность, батарея очень медленно теряет свою ёмкость. На длительном промежутке времени это очень заметно.
Стабильно держит напряжение разряда, отклонения от правильных 12,8В минимальное.
В составе нет кобальта, то есть батарея нетоксична, угрозы экологии нет.
Пиковые токи существенно выше обычных Liion.
Разряжается медленнее.
Не взрывоопасен, поскольку термическая стабильность на высоте.
Может работать в условиях низких температур, вплоть по минус пятидесяти градусов.

Из минусов внимания заслуживает меньшая удельная плотность, да и контроллер использовать обязательно.

Преимущества Литий-ионных аккумуляторов

Так свинец или литий?

Если брать энергетическую плотность, то здесь впереди, конечно, литиевые элементы, у них гораздо лучше дела с продолжительностью жизненного цикла, заряжаются быстрее, лучшее сопротивление, нет практически саморазряда. Однако практически не ставят их, почему? Всё, на самом деле, банально, они дорогие, к тому же хуже себя чувствуют, чем кислотные на морозе. Безопасность свинцово кислотных батарей гораздо выше, что время от времени нам показывают случаи с возгоранием аккумуляторов в смартфонах.

autowestnik.ru

Что такое никель цинковый аккумулятор

Никель цинковый аккумулятор представляет собой химический источник электроэнергии, в котором анод состоит из цинка, а катод – из оксида никеля. В качестве электролита в элементах этого типа выступает гидроксид калия, в который, для улучшения качества токопроводящей вещества, добавляется гидроксид лития.

Никель цинковые аккумуляторы были изобретены более 100 лет назад. За это время изделия этого типа эксплуатировались в различных устройствах, в том числе электромобилях и военной технике. Сейчас элементы питания этого типа наиболее часто можно встретить в следующих типоразмерах:

АА.
ААА.
D.

Перезаряжаемые источники электроэнергии перечисленных размерных стандартов отлично подходят для техники, в которой используются обычные батарейки.

Зарядные устройства и как заряжать

Для того чтобы зарядить никель цинковый аккумулятор достаточно приобрести ЗУ подходящего типа, установить батареи в отсек и подключить к сети 220 В. Следует использовать только специальные приборы, предназначенные для восстановления заряда NiZn элементов.

В противном случае, можно получить недозаряд и уменьшение ёмкости батареи. Применение устройств, которые имеют пометку NiZn, позволит продлить срок службы источника тока на максимально возможное время.

Среди наиболее популярных моделей ЗУ для NiZn батареек можно назвать профессиональный прибор IMAX B6. Такое устройство позволяет осуществить не только стандартную зарядку, но и восстановление АКБ при снижении напряжения на выводах батареи даже до 0,2 Вольт.

Принцип работы и устройство Ni-Zn аккумулятора

Особенности хранения

На кадмиевые аккумуляторы правила эксплуатации подготовлены специалистами. В инструкции прописано, как хранить источники питания. Выделено несколько основных правил.

Хранить ni cd источники можно только при полной разрядке. Для этих целей используют зарядные устройства, которые оснащены соответствующей функцией. Для опустошения применяют и лампы накаливания с соответствующим количеством ампер.

Хранить аккумуляторные батареи, которые правильно подготовлены, можно долго. Температурные изменения не влияют на состояние и работоспособность.

Для хранения никель кадмиевых аккумуляторов используют помещения. Ведь температурные колебания не провоцируют разрядку, запуск необратимых процессов.

Хотя хранятся никель-кадмиевые аккумуляторы долго, на определенном этапе возникает потребность в утилизации. Для этого следует обратиться в организацию, которая выполняет подобные процессы.

Эффективность никель кадмиевых аккумуляторов сложно переоценить. Ими комплектуют портативные инструменты, используемые в быту и в промышленности. При правильном обращении, соблюдении техники безопасности и условий эксплуатации период применения превышает пять лет.

Условия и правила эксплуатации

При хранении аккумуляторов важно не допускать глубокого разряда, так как они потеряют свою ёмкость. В первый месяц потеря заряда достигает 10%, в последующие – по 3-5%

Скорость разряда увеличивается при повышении температуры, поэтому элементы рекомендуется хранить в прохладном месте. Чтобы батареи сохранили свои свойства в течение года, нужно поддерживать температуры в интервале от -200С до +300С.

Для максимального использования ресурсов элемента питания важно зарядить их на 90% от заявленной ёмкости. Автоматические зарядные устройства позволяют точно контролировать уровень заряда, поэтому их рекомендуется применять в бытовых или промышленных условиях

При эксплуатации запрещается:

накоротко замыкать клеммы;
допускать перегрев выше +500С;
разбирать элементы с целью изменения их электрических свойств;
эксплуатировать аккумуляторы в условиях, не рекомендуемых производителем.

Формула и ее особенности

Итак, следует использовать такую формулу:

Время непосредственно заряда= (емкость вашего аккумулятора / ток зарядки) * коэффициент

Чтобы эта формула работала, нужно выполнить несложные условия:

На заряд уходит время от 4 до 20 часов, не меньше и не больше. Если на заряд уходит менее 4-х часов, зарядное устройство самостоятельно перекроет ток. Аккумулятор будет готов к использованию. Если на заряд уходит более 20-ти часов, значит, на аккумулятор воздействуют слишком малые зарядные токи. Аккумулятор может оставаться в устройстве до недели. Никакой угрозы для него нет.
Емкость АКБ можно найти на корпусе, а также на упаковке, в инструкции.
Ток непосредственно зарядки указывают на корпусе, а также в инструкции. Ток также часто выставляется вручную и отражается на специальном дисплее, если такой предусмотрен конструкцией.

Как определить с защитой от перезаряда аккумулятор или нет

Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы и разберемся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, PCB

РСВ

В данном виде аккумуляторов нельзя допускать глубокой разрядки и перезаряда. Так как для них это опасно и из-за несоблюдения этих факторов они могут намного быстрее выйти из строя.

Именно поэтому, для контроля за состоянием батареи, некоторые производители встраивают в нее PCB модуль. Его задача как раз-таки не допустить глубокой разрядки или, наоборот, перезаряда.

Поэтому перед покупкой аккумулятора важно выяснить, оснащен он модулем PCB или нет. Потому что если данный элемент отсутствует, вам придется следить за состоянием батареи самостоятельно

PCM

Модуль PCM работает несколько по-иному. Во-первых, он встраивается не в элемент, а в устройство. К примеру, в смартфон. То есть, если плата PCB следит только за уровнем зарядки, то PCM занимается полностью управлением процесса – обеспечивает ток, контролирует температуру и напряжение.

По факту выступает узлом, который называется контроллером зарядки и который ее отключает, когда прибор зарядился. Либо делает это принудительно, если возникли проблемы с напряжением или другие неисправности.

Блок BMS

Его можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включенных последовательно. Например, так устроены АКБ любого ноутбука. Как правило, при эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному. Один элемент всегда разряжается быстрее, чем другой. В результате один блок может быть полностью разряжен, тогда как остальные «тянут» и благодаря этому напряжение в целом будет в норме. И как раз задача модуля BMS – контролировать состояние каждого элемента и не допустить, чтобы напряжение в какой-то части стало критическим. Именно поэтому BMS часто называют балансиром.

Никель-металлгидридные аккмуляторные батареи (Ni-MH)

Никель-металлгидридные аккумуляторы пришли на смену никель-кадмиевым и никель-водородным батареям.

В Ni-MH аккумуляторах положительный электрод, как и в никель-кадмиевом аккумуляторе, изготавливается из оксидно-никелевого сплава, а отрицательный – из сплава никеля с редкоземельными металлами, поглощающий водород.

Главным материалом, определяющим характеристики Ni-MH аккумулятора, является именно водород-абсорбирующий сплав, который может поглощать объем водорода, в 1000 раз превышающий свой собственный объем.

Эти сплавы состоят из двух или нескольких металлов, один из которых абсорбирует водород, а другой является катализатором, способствующим диффузии атомов водорода в решетку металла.

Применение этих материалов для изготовления отрицательного электрода позволило повысить в 1,3-2 раза закладку активных масс положительного электрода, который и определяет емкость аккумулятора.

Поэтому никель-металлгидридные аккумуляторные батареи отличает высокая энергетическая плотность по сравнению с предшественниками.

Так как при их производстве используются нетоксичные материалы, то легче решается и проблема утилизации отработанных аккумуляторов.

У Ni-MH аккумуляторов, в отличие от Ni-Cd, нет “эффекта памяти”.

Технические характеристики

Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора в значительной мере определяются условиями эксплуатации. Наработка понижается с увеличением глубины и скорости разряда и зависит от скорости заряда.

Ускоренный (за 4 – 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды.

С повышением нагрузки (уменьшение времени разряда) и при понижении температуры емкость Ni-MH аккумулятора уменьшается. Особенно заметно действие снижения температуры на емкость при больших скоростях разряда.

Условия эксплуатации и хранения

При хранении происходит саморазряд Ni-MH аккумулятора. За месяц при комнатной температуре потеря емкости составляет 20-30%, а при дальнейшем хранении потери уменьшаются до 3-7% в месяц. Скорость саморазряда повышается при увеличении температуры. Ni-MH аккумуляторы чувствительны к перезаряду.

В течение заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется теплота, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термопредохранители или термореле.

Ni-MH аккумуляторы имеют сравнительно узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 градусов и выше +40 градусов.

Применение в гибридных автомобилях

Ni-MH аккумулятор

В гибридных автомобилях применяются Ni-MH аккумуляторы прямоугольной конструкции. В них положительные и отрицательные электроды размещены поочередно, а между ними размещается сепаратор. Блок электродов вставлен в металлический или пластмассовый корпус и закрыт герметизирующей крышкой. В Ni-MH аккумуляторах используется щелочной электролит, состоящий из КОН с добавкой LiOH. Хотя большинство специалистов уверены, что будущее за литий-ионными батареями, на многих гибридных автомобилях используются никель-металлгидридные аккумуляторы. Они существенно дешевле, а их производство технологически отработано. Проигрывают же они в весовом качестве (отношении запасенной энергии к массе) и диапазоне зарядки (от 40 до 60%) – всего 20% общей емкости.

История создания

Первые работы по созданию никель-кадмиевых аккумуляторов начались еще в 50-х годах. Однако только к середине 70-х был созданы сплавы, позволяющие абсорбировать водород в достаточно больших объемах. Правда, аккумуляторы, созданные на их основе, имели недостаточную емкость по сравнению с никель-кадмиевыми.

Однако исследования не прекращались, в результате чего был создан сплав La-Ni-Co, позволяющий электрохимически обратимо абсорбировать водород на протяжении более 100 циклов. В промышленное производство Ni-MH аккумуляторы поступили в середине 80-х годов.

С тех пор их конструкция постоянно совершенствуется путем применения новых сплавов. Сплавы никеля с металлами редкоземельной группы могут обеспечить до 2000 циклов заряда-разряда аккумулятора при понижении емкости отрицательного электрода не более чем на 30 %.