Nikkelimetallihydridiakku

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 2. joulukuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .

Nikkelimetallihydridi-akku (Ni-MH tai NiMH) on toissijainen kemiallinen virtalähde , jossa anodi on vetymetallihydridielektrodi ( yleensä nikkeli-lantaanihydridi tai nikkeli-litium), elektrolyytti  on kaliumhydroksidi ja katodi .  on nikkelioksidia .

Keksintöhistoria

NiMH-akkuteknologian tutkimus aloitettiin 1970-luvulla, ja se toteutettiin yrityksenä voittaa nikkeli-kadmium-akkujen puutteet . Tuolloin käytetyt metallihydridiyhdisteet olivat kuitenkin epästabiileja eikä vaadittua suorituskykyä saavutettu. Tämän seurauksena NiMH-akun kehitysprosessi on pysähtynyt. 1980-luvulla kehitettiin uusia metallihydridiyhdisteitä, jotka ovat riittävän stabiileja akkusovelluksiin. 1980-luvun lopulta lähtien NiMH-akkuja on parannettu jatkuvasti, lähinnä varastoidun energiatiheyden suhteen . Niiden kehittäjät huomauttivat, että NiMH-tekniikoilla on potentiaalia saavuttaa vieläkin suurempia energiatiheyksiä.

Vaihtoehdot

Kuvaus

Krona-nikkelimetallihydridiakuilla alkujännite on pääsääntöisesti 8,4 V, sitten jännite laskee vähitellen 7,2 V:iin ja sitten, kun akun energia loppuu, jännite laskee nopeasti. Tämäntyyppinen akku on suunniteltu korvaamaan nikkelikadmiumparistot . Nikkelimetallihydridiakuilla on noin 20% suurempi kapasiteetti samoilla mitoilla, mutta lyhyempi käyttöikä - 200 - 300 lataus-/purkausjaksoa. Itsepurkautuminen on noin 1,5-2 kertaa suurempi kuin nikkeli-kadmium-akkujen.

NiMH-akut ovat käytännössä vapaita " muistiefektistä ". Tämä tarkoittaa, että voit ladata akun, joka ei ole täysin tyhjä, jos sitä ei ole säilytetty tässä tilassa pidempään kuin muutamaan päivään. Jos akku oli osittain tyhjä eikä sitä ole käytetty pitkään aikaan (yli 30 päivää), se on purettava ennen lataamista.

Ympäristöystävällinen.

Edullisin toimintatapa: lataus pienellä virralla, 0,1 C (C on nimelliskapasiteetti), latausaika on 15-16 tuntia (tyypillinen valmistajan suositus); suurin sallittu virta - 0,3 C - on valmistajan ilmoittama.

Tallennus

Akut tulee säilyttää täyteen ladattuina jääkaapissa vähintään 0 °C:n lämpötilassa [1] . Varastoinnin aikana on suositeltavaa tarkistaa jännite säännöllisesti (1-2 kuukauden välein). Se ei saa laskea alle 1 V [2] . Jos jännite laskee, akut on ladattava uudelleen.

Alhaisen itsepurkautumisen NiMH-akut (LSD NiMH)

Sanyo esitteli ensimmäisen kerran marraskuussa 2005 nikkelimetallihydridiakut, joissa on alhainen itsepurkautuminen ( englanniksi  low-self-purkautuva nikkelimetallihydridiakku , LSD NiMH ) . Myöhemmin[ milloin? ] monet maailman valmistajat esittelivät LSD NiMH -akkujaan.

Tämän tyyppisillä akuilla on pienempi itsepurkautuminen, mikä tarkoittaa, että sen käyttöikä on pidempi kuin perinteisellä NiMH:lla. Paristoja markkinoidaan "käyttövalmiina" tai "esiladattuina" ja niitä markkinoidaan alkaliparistojen korvikkeena.

Perinteisiin NiMH-akkuihin verrattuna LSD NiMH -akut ovat hyödyllisimpiä, kun lataamisen ja akun käytön välillä voi kulua yli kolme viikkoa. Perinteiset NiMH-akut menettävät jopa 10 % latauskapasiteetista ensimmäisten 24 tunnin aikana lataamisen jälkeen, minkä jälkeen itsepurkautumisvirta tasaantuu jopa 0,5 %:iin vuorokaudessa. LSD NiMH:lle tämä asetus on tyypillisesti välillä 0,04–0,1 % kapasiteettia päivässä. Valmistajat väittävät , että parantamalla elektrolyyttiä ja elektrodia saavutettiin seuraavat LSD NiMH:n edut klassiseen tekniikkaan verrattuna:

  1. Kyky työskennellä suurilla purkausvirroilla, jotka voivat ylittää akun kapasiteetin suuruusluokkaa. Tämän ominaisuuden ansiosta LSD NiMH:t toimivat erittäin hyvin tehokkaiden taskulamppujen, taskulamppujen, radio-ohjattujen mallien ja kaikkien muiden suurta virtaa vaativien mobiililaitteiden kanssa.
  2. Korkea pakkaskestävyyskerroin. -20 °C:ssa - nimellistehon menetys on enintään 12%, kun taas parhaat näytteet perinteiset NiMH-akut menettävät noin 20-30 %.
  3. Käyttöjännitteen parempi ylläpito. Monissa laitteissa ei ole virta- ajureita ja ne sammuvat, kun Ni-MH-jännite putoaa 1,1 V:iin ja alhaisen tehon varoitus tapahtuu 1,205 V:n kohdalla.
  4. Pidempi käyttöikä: 2-3 kertaa enemmän lataus-purkausjaksoja (jopa 1500 jaksoa) ja parempi kapasiteetti säilyy koko kennon käyttöiän ajan.

Toinen vähän itsepurkautuvien NiMH (LSD NiMH) -akkujen etu on, että niillä on tyypillisesti huomattavasti pienempi sisäinen vastus kuin perinteisillä NiMH-akuilla. Tällä on erittäin myönteinen vaikutus laitteissa, joissa on suuri virrankulutus:

Maksutavat

Lataus suoritetaan sähkövirralla kennon jännitteellä 1,4-1,6 V. Täysin ladatun kennon jännite ilman kuormitusta on 1,4 V. Jännite kuormituksella vaihtelee 0,9 - 1,4 V. Jännite ilman kuormitusta on täysin tyhjä akku on 1,0-1,1 V (purkautuminen voi vaurioittaa kennoa). Akun lataamiseen käytetään tasa- tai pulssivirtaa lyhytaikaisilla negatiivisilla pulsseilla ("muistiefektin" estämiseksi, menetelmä akkujen lataamiseksi vaihtovirralla).

Varauksen päättymisen ohjaus jännitteen muutoksella

Yksi menetelmistä varauksen loppumisen määrittämiseksi on -ΔV-menetelmä. Kuvassa on kaavio kennon jännitteestä latauksen aikana. Laturi lataa akun tasavirralla. Kun akku on latautunut täyteen, sen jännite alkaa laskea. Vaikutus havaitaan vain riittävän korkeilla latausvirroilla (0,5C - 1C). Laturin pitäisi havaita tämä pudotus ja sammuttaa lataus.

On myös niin kutsuttu "inflexion" - menetelmä pikalatauksen päättymisen määrittämiseksi. Menetelmän ydin on, että ei analysoida akun maksimijännitettä, vaan jännitteen derivaatan muutosta ajan suhteen. Eli pikalataus pysähtyy sillä hetkellä, kun jännitteen kasvunopeus on minimaalinen. Näin voit suorittaa pikalatausvaiheen aikaisemmin, kun akun lämpötila ei ole vielä noussut merkittävästi. Menetelmä vaatii kuitenkin suuremman tarkkuuden jännitemittauksen ja joitain matemaattisia laskelmia (derivaatan laskenta ja saadun arvon digitaalinen suodatus).

Varauksen päättymisen hallinta lämpötilan muutoksella

Kun kennoa ladataan tasavirralla, suurin osa sähköenergiasta muunnetaan kemialliseksi energiaksi. Kun akku on ladattu täyteen, syötetty sähköenergia muunnetaan lämmöksi. Riittävän suurella latausvirralla voit määrittää latauksen päättymisen nostamalla jyrkästi kennon lämpötilaa asentamalla akun lämpötila-anturin. Akun suurin sallittu lämpötila on +60 °C.

Latausajan laskenta

Akun latausajan laskemiseen käytetään seuraavaa kaavaa: t = 1,3* (akun kapasiteetti / latausvirta)

Sovellukset

Vakiogalvaanikennon vaihto, sähköajoneuvot, defibrillaattorit, raketti- ja avaruustekniikka, autonomiset tehonsyöttöjärjestelmät, radiolaitteet, valaistuslaitteet, sähkökäyttöiset mallit.

Akun kapasiteetin valinta

NiMH-akkuja käytettäessä ei ole läheskään aina tarpeen tavoittaa suurta kapasiteettia. Mitä suurempi akun kapasiteetti, sitä suurempi (ceteris paribus) sen itsepurkautumisvirta. Harkitse esimerkiksi akkuja, joiden kapasiteetti on 2500 mAh ja 1900 mAh. Täyteen ladatut akut, joita ei ole käytetty esimerkiksi kuukauteen, menettävät osan sähkökapasiteetistaan ​​itsepurkauksen vuoksi. Isompi akku menettää latausta paljon nopeammin kuin pienempi. Siten esimerkiksi kuukauden kuluttua akuissa on suunnilleen sama lataus ja vielä pidemmän ajan kuluttua alun perin tilavampi akku sisältää pienemmän latauksen.

Käytännön kannalta suurikapasiteettisia akkuja (koko AA 1500-3000 mAh ) on järkevää käyttää laitteissa, jotka kuluttavat paljon virtaa lyhyen aikaa ja ilman ennakkovarastointia. Esimerkiksi:

Pienikapasiteettiset akut (300-1000 mAh AA-koko) sopivat paremmin seuraaviin tilanteisiin:

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ GP-akkusuositukset (linkkiä ei ole saatavilla) . Haettu 25. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 7. helmikuuta 2011. 
  2. ↑ Nikkelimetallihydridi (ni-mh) akut . www.powerinfo.ru Käyttöpäivä: 19. tammikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 19. marraskuuta 2016.

Kirjallisuus

Linkit

 Kemialliset virtalähteet
Galvaaniset kennot
Sähköakut
polttokennoja
Mallit
Laite