Как хранить металлогидридные аккумуляторы

Ni MH аккумуляторы — что это, характеристики, плюсы и минусы

В сферах, где требуется долгое хранение электрического заряда, популярны никель-металлгидридные батареи. Популярность аккумулятора растет из-за высокой энергетической плотности, экологичности сырья, что упрощает утилизацию.

Ni Mh аккумуляторы – описание, история создания, особенности работы

Никель-металлогридные аккумуляторы представляют собой источник тока, только химического типа, где оксид никеля – катод, водородный металлогидридный электрод – анод. Производить аккумуляторы начали в середине 20 века.

Батареи аккумуляторные никель металлогидридные

Разработка металлгидридных аккумуляторов направлялась на преодоление недостатков, которые были у никель-кадмиевых аккумуляторах. Были разработаны метал и сплавы, которые работают при минимальном водородном давлении при комнатной температуре. Первый аккумулятор с металлогидридными сплавами работал нестабильно.

Промышленное применение началось после изобретения сплава, который позволил электрохимически обратимо абсорбировать водород более чем на 100 циклов.

В 2020 году совершенствуются сплавы и металл для изготовления. Применение никелевых сплавов с редкоземельными металлами создают до 2000 циклов заряд-разряд.

nimh аккумулятор применяется для питания электроники, которая работает в автономном режиме. На рынке предоставлены батареи двух основных групп по емкости:

Для первой группы характерно использование в устройствах, которые расходуют много энергии в короткий период. В этом варианте нет предварительного хранения батареек. Это фотоаппараты, плееры, гаджеты, где энергия очень быстро расходуется за короткое время.

Вторая группа используется в устройствах, где энергия расходуется после временного интервала. Это игрушки, рации, навигаторы, устройства, которые определенное время находятся в автономном режиме.

Характеристики Ni Mh

Характеристика батарей зависит от обработки сплава отрицательного электрода, состава и структуры. Металл для сплава рекомендовано производителям подбирать с особой тщательностью.

Типоразмеры Ni Mh аккумуляторов

Все батареи подразделяются на виды:

• пальчиковые, емкостью около 3000 м А/ч (А А);

Тип аккумулятора ni mh

• мизинчиковые, емкостью до 1000 м А/ч ( А А А);

Аккумуляторная батарея ni mh

• средние, емкостью до 6000 м А/ч (С), по сравнению с пальчиковыми имеют большой размер;
• большие, с емкостью до 11500 м А/ч (D).

Крупные компании Duracell, Panasonic, Energize выпускают металлогидридные источники питания типоразмеров А А и А А А.

Аккумулятор NI MH

В таблице сравниваются напряжение, саморазряд, энергоемкость, период работы батареек потребительского сегмента. Типоразмеры А А и А А А работают в портативных устройствах. При незначительном отличии вольтажа состояние разряда наступает при 1В. Такая широта допустима из-за того, что портативные устройства имеют гибкость в диапазоне напряжений.

Главное – использовать только однотипные элементы.

тип батареи	емкость А А версии	напряжение	количество энергии после саморазряда после 1 года	количество снимков камерой
NI MH	2700 мА/ч перезаряжаемая	1,2 В	50%	600
Enelloop	2400 мА/ч, перезаряжаемая	1,2 В	85%	500
Обычная щелочная	2800 мА/ч, неперезаряжаемая	1,5 В	95%	100
Щелочная перезаряжаемая	2000 мА/ч, при зарядках уменьшается	1,4 В	95%	100
Литиевая	2400-3400 мА/ч, неперезаряжаемая	1,5 В	10 лет срок хранения, очень низкий саморазряд	700

Высокий показатель саморазряда вызывает недовольство потребителей. Если устройством с NI МН не пользоваться несколько недель, оно разрядится. Перед каждым использованием заряжать батарею не очень удобно, при том, что те же фонари используют как резервное освещение. Преимущество щелочной батареи со сроком 10 лет неоспоримо. В аккумуляторе от Панасоник под маркой Enellop саморазряд ниже. Батарея может дольше в 6 раз хранить заряд, чем обычная NI MH. Но у этой батареи уменьшенная удельная энергоемкость

По форме батареи могут быть цилиндрические и призматические, имеющие электроды в виде лемелей. Используются в портативной электронике, плеерах. Призматические используются в крупных сборках тяговых электродов. Типоразмеры не связаны с электрическими характеристиками.

Никель-металлгидридный аккумулятор

Правила эксплуатации

Срок службы батареи ni mh определяют условия эксплуатации. Число разрядно-зарядных циклов уменьшается с увеличением глубины и скорости заряда. Аккумуляторы обеспечивают до 1000 разрядно-зарядных циклов с глубиной заряда 80%. Имеют срок службы до 5 лет.

При хранении батареи происходит саморазряд. Через месяц аккумулятор теряет до 30% емкости, в дальнейшем хранении потери уменьшаются до 5%. Чем выше температура, тем быстрее происходит саморазряд. Контроль температурного режима хранения, отсутствие переразрядов, коротких замыканий продлят срок службы акб ni mh.

Быстрый заряд аккумулятора 1 час. Применяется для питания ноутбуков, телефонов, электрических инструментов. Ускоренный заряд происходит за 5 часов. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (1С и выше), 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.

Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, из-за теплового выхода из строя аккумуляторов. Это связано с тем, что в конце заряда происходит повышение тока, который пропорционален разности между напряжением электропитания и напряжением аккумулятора, а напряжение батареи в конце заряда понижается из-за повышения температуры.

Хранить аккумуляторы рекомендуют только в прохладном и сухом месте. При более высокой температуре NI MH разряжается. Батарея хранится в любом состоянии, но не в полном разряде или заряде. Оптимальный вариант заряда 50 %. Каждые 3 месяца рекомендуют проводить дозаряд, разряд и опять заряд до 60 % емкости. Хранение до пяти лет. После этого срока батарею полностью разряжают, потом заряжают и используют в обычном режиме.

Никель- металлогидридные аккумуляторы или ионные, что лучше

Работа аккумулятора оптимальна, если он соответствует требованиям эксплуатации. По запросам потребителей нельзя сказать, что аккумуляторы дотягивают до их требований. Правильно хранить электричество до конца не научились. Никель-металлогидридные аккумуляторы по сравнению с ионными имеют меньший срок службы и сроки хранения заряда до начала работы. Хотя обладают высокой экологичностью.

Батарея этого вида практична, долговечна. Разница в быстрой зарядке. Металлогидридные заряжаются за 1 час, а ионные за 2 часа.

Зарядка никель-металлогидридного аккумулятора.

Пониженный порог энергоемкости – преимущество металлогидридных батарей перед ионными.

Ионные аккумуляторы с минимальным весом и максимальной емкостью заслужили уважение среди потребителей. Но стоимость батареи высокая, если учитывать срок службы и непереносимость холода. Зато «эффект памяти», что нельзя сказать о металлогидридных аккумуляторах. Сложность технологии изготовления ионных аккумуляторов в стабилизации их из-за высокой пожароопасности и взрывной способности. На 2020 год ионные аккумуляторы достаточно безопасны для эксплуатации в авиации, гаджетах. Для каждого аккумулятора своя сфера применения.

Преимущества и недостатки аккумуляторов

Основными недостатками никель гидридных аккумуляторов являются:

• срок службы, после 300 циклов, емкость снижается:
• способность к возгоранию;
• во время зарядки выделяется тепло. Возникает необходимость в использовании реле или предохранителях;
• из-за реакции водорода с оксидно-никелевым электродом повышается саморазряд.

Преимущества никель металл гидридных аккумуляторов:

• экологичность, в состав входит меньше вредных веществ, чем в других батареях;
• увеличенная емкость;
• отсутствие «эффекта памяти», нет необходимости полностью разряжать и заряжать, как старые образцы.

После появления на рынке никель металл гидридных аккумуляторов, многие страны вытеснили производство и использование кадмиевых батарей. Хотя по своим возможностям к совершенствованию металлогидридные аккумуляторы вычерпали себя, все, что можно было изменили, лимит улучшений закончен. Перспектива в литиевых аккумуляторах. Перед покупкой аккумулятора рекомендовано определиться с емкостью. Чем выше емкость, тем выше саморазряд.

Практически выгодно использовать никель магниевые аккумуляторы высокой емкости (до 3000 м А/ч) в тех устройствах, где идет большое потребление энергии за короткое время без предварительного хранения. С низкой емкостью (до 1000 мА/ч) рекомендовано использовать аккумуляторы, когда в заряде после зарядки сразу нет необходимости, а через время; для периодического использования; в устройстве с умеренным потреблением для длительного пользования.

Источник

Хранение и эксплуатация Ni-MH аккумуляторов

11. Хранение и эксплуатация Ni-MH аккумуляторов

Перед тем, как приступить к эксплуатации новых Ni-MH аккумуляторов стоит помнить, что их необходимо предварительно «раскачать» для максимальной емкости. Для этого желательно иметь зарядное устройство, способное разряжать аккумуляторы: установите зарядку на минимальный ток и зарядите аккумулятор, а затем тут же разрядите его, нажав соответствующую кнопку на зарядном устройстве. Если такого устройства под рукой нет, можно просто «нагрузить» батарейку на полную мощность и подождать.

Может потребоваться 2-5 таких циклов, в зависимости от длительности и температуры хранения на складах и в магазине. Очень часто условия хранения далеки от идеальных, поэтому многократная тренировка будет как нельзя кстати.

Для наиболее эффективной и продуктивной работы аккумулятора в течение как можно более длительного времени, его необходимо и в дальнейшем, по возможности, полностью разряжать (рекомендуется ставить устройство на зарядку только после того, как оно отключилось из-за разряда батареи) и заряжать аккумулятор, дабы избежать появление «эффекта памяти» и сокращение жизни аккумулятора. Для возобновления полной (насколько это возможно) емкости аккумулятора, также необходимо проводить тренировку, описанную выше. В таком случае происходит разряд аккумулятора до минимально допустимого напряжения на ячейку и кристаллические образования при этом разрушаются. Необходимо взять себе за правило тренировать аккумулятор не реже одного раза в два месяца. Но и перегибать палку тоже не следует — частое применение этого метода изнашивает аккумулятор. После разряда рекомендуется оставить устройство включенным в зарядку не менее чем на 12 часов.

Эффект памяти можно устранить также разрядкой большим током (в 2-3 раза выше номинального).

«Хотели как лучше, а получилось как всегда»

Первое и самое простое правило правильной зарядки любого аккумулятора — использование того зарядного устройства (далее ЗУ), которое продавалось в комплекте (например, мобильного телефона), либо того, где условия заряда соответствуют требованиям производителя аккумуляторов (например, для пальчиковых Ni-MH аккумуляторов).

В любом случае лучше приобретать аккумуляторы и ЗУ, рекомендованные производителем. Каждая фирма имеет свои технологии производства и особенности эксплуатации аккумуляторов. Перед использованием аккумуляторов и ЗУ необходимо внимательно ознакомиться со всеми прилагаемыми инструкциями и иными информационными материалами.

Как мы писали выше, самые простые ЗУ обычно входят в комплект поставки. Такие ЗУ, как правило, доставляют пользователям минимум беспокойства: изготовители телефонов стараются согласовать технологию заряда со всеми возможными типами аккумуляторов, предназначенных для работы с данной маркой аппарата. Это значит, что если устройство рассчитано на работу с Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторами, это ЗУ одинаково эффективно будет заряжать все вышеперечисленные аккумуляторы, даже, если они будут разной емкости.

Но тут кроется один недостаток. Никелевые аккумуляторы, подверженные эффекту памяти, необходимо периодически полностью разряжать, однако «аппарат» на такое не способен: при достижении определенного порога напряжения он выключается. Напряжение, при котором происходит автоматическое выключение, превышает то значение, до которого необходимо разрядить аккумулятор, чтобы разрушить кристаллы, уменьшающие емкость батареи. В таких случаях все-таки лучше использовать ЗУ с функцией разряда.

Бытует мнение, что Ni-MH аккумуляторы можно заряжать только после их полного (100%) разряда. Но на самом деле полный разряд аккумулятора нежелателен, иначе батарея раньше времени выйдет из строя. Рекомендуется глубина разряда 85-90% — так называемый поверхностный разряд.

Кроме этого, нужно учитывать, что Ni-MH аккумуляторы требуют специальных режимов зарядки, в отличие от Ni-Cd, которые наименее требовательны к режиму зарядки.

Несмотря на то, что современные никель-металлогидридные аккумуляторы могут выдерживать превышение расчетной величины заряда, возникающий при этом перегрев уменьшает срок службы аккумулятора. Поэтому при зарядке нужно учитывать три фактора: время, величину заряда и температуру аккумулятора. На сегодняшний день существует большое количество ЗУ, обеспечивающих контроль за режимом зарядки.

Различают медленные, быстрые и импульсные ЗУ. Сразу стоит оговориться, что разделение это достаточно условно и зависит от фирмы-изготовителя аккумуляторов. Подход к проблеме зарядки примерно следующий: фирма разрабатывает различные типы аккумуляторов под различные применения и устанавливает для каждого типа рекомендации и требования по наиболее благоприятным методам заряда. В результате одинаковые по внешнему виду (размерам) аккумуляторы могут потребовать применения различных методов заряда.

«Медленные» и «быстрые» ЗУ различаются по скорости заряда аккумуляторов. Первые заряжают аккумулятор током, равным примерно 1/10 от номинального, время заряда составляет 10 — 12 часов, при этом, как правило, не контролируется состояние аккумулятора, что не очень хорошо (полностью и частично разряженные аккумуляторы должны заряжаться в разных режимах).

«Быстрые» заряжают аккумулятор током в диапазоне от 1/3 до 1 от величины его номинала. Время заряда — 1-3 часа. Очень часто это двухрежимное устройство, реагирующее на изменение напряжения на клеммах аккумулятора в процессе зарядки. Сначала заряд накапливается в «скоростном» режиме, когда напряжение достигает определенного уровня, скоростная зарядка прекращается, и аппарат переводится в медленный режим «струйной» зарядки. Именно такие устройства идеальны для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Сейчас наиболее распространены зарядные устройства, использующие технологию импульсной зарядки. Как правило, их можно использовать для всех типов аккумуляторов. Особенно хорошо это ЗУ подходят для продления срока эксплуатации Ni-Cd аккумуляторов, так как при этом разрушаются кристаллические образования активного вещества (уменьшается «эффект памяти»), возникающие в процессе эксплуатации. Однако для аккумуляторов со значительным «эффектом памяти» применения только импульсного способа заряда недостаточно — необходим глубокий разряд (восстановление) по специальному алгоритму, чтобы разрушить крупные кристаллические образования. Обычные зарядные устройства, даже с функцией разряда, на такое не способны. Это можно сделать в сервисной службе с помощью специального оборудования.

Для тех, кто проводит много времени за рулем, безусловно, необходим автомобильный вариант зарядного устройства. Самое простое выполнено в виде шнура, соединяющего сотовый телефон с гнездом автомобильного прикуривателя (все «старые» варианты предназначены только для зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов). Впрочем, не стоит злоупотреблять таким способом зарядки: подобные условия работы негативно сказываются на продолжительности жизни батареи.

Если вы уже выбрали ЗУ, которое вам подходит, прочтите следующие рекомендации зарядки Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов:

— заряжайте только полностью разряженные аккумуляторы;

— не следует помещать полностью заряженный аккумулятор на дополнительную подзарядку, так как это значительно сокращает срок его использования;

— не рекомендуется извлекать из зарядного устройства недозаряженный аккумулятор;

— не следует оставлять Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы в ЗУ после окончания заряда надолго, так как зарядное устройство и после полного заряда продолжает их заряжать, но только значительно меньшим током. Длительное нахождение Ni-Cd- и Ni-MH аккумуляторов в ЗУ приводит к их перезаряду и ухудшению параметров;

— перед зарядкой аккумуляторы должны быть комнатной температуры. Наиболее эффективна зарядка при температуре окружающей среды от +10°С до +25°С.

В процессе заряда возможно нагревание аккумуляторов. Особенно это характерно для серии повышенной емкости при интенсивном (быстром) заряде. Предельной температурой нагревания аккумуляторов является +55°С. В конструкции быстрых зарядных устройств (от 30 минут до 2 часов), предусмотрен температурный контроль каждого аккумулятора. При нагревании корпуса аккумулятора до +55°С устройство переключается из основного режима заряда в режим дозаряда, в процессе которого температура снижается. В конструкции самих аккумуляторов также предусмотрена защита от перегрева в виде предохранительного клапана (исключающая разрушение аккумулятора), который открывается, если давление паров электролита внутри корпуса превысит допустимые пределы.

Если вы купили аккумулятор и не собираетесь немедленно его использовать, то вам лучше ознакомиться с правила хранения Ni-MH батарей.

Прежде всего, аккумулятор необходимо извлечь из аппарата и позаботиться о защите от воздействия влаги и высоких температур. Нельзя допускать сильного снижения напряжения на аккумуляторе вследствие саморазряда, то есть при длительном хранении батарею необходимо периодически заряжать.

Нельзя хранить аккумулятор при высокой температуре, это ускоряет деградацию активных материалов внутри аккумулятора. Например, постоянная эксплуатация и хранение при 45°C приведет к уменьшению количества циклов Ni-MH аккумулятора примерно на 60%.

При пониженной температуре условия хранения наилучшие, но отметим, что именно для хранения, так как отдача энергии при минусовых температурах у любых аккумуляторов падает, а заряжать и вовсе нельзя. Хранение при низких температурах уменьшит саморазряд (например, можно положить в холодильник, но ни в коем случае не в морозильник).

Кроме температуры, на срок службы аккумулятора существенное влияние оказывает степень его заряда. Одни говорят, что хранить надо в заряженном состоянии, другие настаивают на полной разрядке. Оптимальный же вариант — зарядить аккумулятор перед хранением на 40%.

После длительного хранения рекомендуется провести те же действия, что и для нового аккумулятора. А лучше его не хранить вовсе — аккумулятор должен работать.

Источник