8-900-374-94-44
Главная → Электрооборудование → Агрегаты, аккумуляторы, приборы и трансформаторы → Аккумулятор никель-кадмиевый
Аккумуляторы щелочные никель-кадмиевые используют для питания электроприборов и аппаратов различного предназначения. Благодаря возможности эксплуатации при низких температурах и хорошей нагрузочной способности, они получили широкое распространение в различных сферах.
Аккумуляторы НК производятся в соответствии с требовании Морского и Речного Регистров, а также МЭК в части судового электрооборудования. Судовые аккумуляторы НК производят в соответствии с ГОСТ 15150-69. Поэтому Вы можете быть уверены в долговечности и высоком качестве этих изделий, а также возможности их использования на судах и других плавсредствах.
Купить щелочной аккумулятор НК у нас достаточно просто. Это изделие является нашей складской позицией. Поскольку наше предприятие контролируют Морской и Речной Регистры, все поставки осуществляются в положенные сроки.
В отличии от других поставщиков, мы тщательно контролируем продукцию на всех этапах поставки, начиная от входного контроля при поступлении товара на склад, заканчивая добросовестным соблюдением всех условий для безопасной транспортировки изделий заказчику. Поэтому наши постоянные клиенты отмечают отсутствие рекламаций и удобство работы с нами.
Гарантии изготовителя и срок службы
Изготовитель гарантирует бесперебойную работу аккумуляторов типа НК при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортировки и хранения.
Гарантийный срок – 1 год с начала эксплуатации.
Календарный срок службы – не менее 5 лет.
Технические характеристики
Аккумуляторы НК производятся в соответствии со следующими нормативно-техническими документами: ТУ 16-90 ИЛБЕ.563330.001 ТУ, ИЛТГ.563334.011 ТУ, ИЛТГ.563337.101 ТУ.
Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются при температуре от -40°С до +40°С. Предельная относительная влажность воздуха до 95%.
Воздействия механических факторов по группе М125 (ГОСТ 17516.1-90) с ускорением 3 g, частотой 10-100 Гц и длительностью воздействия от 2 до 20 с.
Основные технические характеристики аккумуляторов НК, представленных в нашем ассортименте, изложены в таблице.
Наименование параметра | Значение параметра для типа аккумуляторов | |
5НК-80 | 5НК-125 | |
Номинальная ёмкость, А*ч | 80 | 125 |
Номинальное напряжение, В | 6 | 6 |
Ток заряда, А | 20 | 32 |
Количество электролита, л | 4 | 6,65 |
Габаритные размеры, мм | 322*170*393 | 461*170*393 |
Масса с электролитом, кг | 26,3 | 39,3 |
Срок сохраняемости, лет | 5 | 5 |
Конструкция
Аккумуляторы НК состоят из положительных и отрицательных электродов ламельной конструкции.
Они разделены между собой эбонитовым сепаратором. Блок электродов помещается в сосуд из стали. На крышках аккумуляторов есть специальные вентильные пробки.
Пример правильного наименования изделия для заказа: аккумулятор судовой 5НК 80, аккумулятор судовой 5НК-125. Но если Вы напишите по-другому, например, аккумулятор НК, аккумулятор НК 125, аккумулятор НК 55, щелочной аккумулятор нк 25, щелочные аккумуляторы нк 55, 5нк 55, аккумулятор 5нк 55, 5нк 125, 5нк 125 аккумулятор, аккумуляторы щелочные 5нк 125, мы всё равно поймём, что Вам необходимо, и подберем подходящие изделия.
Структура условного обозначения
ХНК-Х:
Х — количество последовательно соединенных аккумуляторов в батарее;
НК — никель-кадмиевая электрохимическая система;
Х — номинальная емкость, А.
В последнее десятилетие наблюдается неуклонный и значительный рост выпуска разнообразной портативной аппаратуры, что определяет и рост спроса на герметичные химические источники тока (ХИТ) для их электро-снабжения.
Значительную долю рынка этой продукции составляют выпускаемые уже несколько десятилетий щелочные аккумуляторы: никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлгидридные (Ni-MH). При этом вследствие более высоких удельных энергетических характеристик и упрощения решения экологических проблем во всем мире наблюдается тенденция к расширению производства никель-металлгидридных аккумуляторов. Но никель-кадмиевые аккумуляторы благодаря своим несомненным достоинствам (более низкая стоимость, отработанность решений, больший диапазон рабочих температур и возможность обеспечения больших токов разряда) сохраняют свои позиции и сейчас и, вероятно, сохранят их в ближайшем будущем [1].
Аккумуляторы Ni-Cd и Ni-MH имеют одинаковое рабочее напряжение 1,2 В, но характеристики их заметно различаются (табл. 1).
Таблица 1. Типичные характеристики герметичных щелочных аккумуляторов
Для использования в портативной аппаратуре наибольший интерес представляют цилиндрические аккумуляторы, габаритные размеры которых совпадают с аналогичными параметрами традиционных одноразовых ХИТ.
Для обеспечения работоспособности источников электропитания аппаратуры необходимо определить минимальный объем информации, который должен приниматься во внимание:
Реальные энергетические возможности герметичных щелочных аккумуляторов в соответствии с техническими условиями оцениваются при проведении от 2 до 5 циклов (в зависимости от срока хранения) заряда-разряда в номинальном режиме (ток заряда — 0,1 Сн, ток разряда — 0,2 Сн). Разрядная емкость их от цикла к циклу увеличивается, а испытания прекращаются при стабилизации величины Сраз. Продолжительность испытаний от 40 до 100 часов.
Но при необходимости обеспечения работоспособности батарей в жестких режимах и условиях эксплуатации следует принимать во внимание не только величину номинальной емкости аккумуляторов, но и мощностные характеристики, которые определяют уровень их рабочего напряжения и потери емкости при разряде до предельного напряжения. При комплектации батарей испытания аккумуляторов в экстремальных режимах увеличивают общую продолжительность испытаний еще на 20–40 часов.
Естественно, появляется желание сократить время испытаний. И в некоторых случаях для оценки реальной емкости источников тока их сразу подвергают быстрому заряду в течение 1 часа при рекомендуемом производителями контроле напряжения и такому же короткому разряду. В этом случае, как правило, получают пугающе низкие величины разрядной емкости, что связано как с уменьшением зарядной и разрядной емкости при таком режиме относительно номинального, так и с изменениями в аккумуляторах в период хранения и необходимостью приведения в рабочее состояние описанным выше стандартным способом.
Сокращение объема испытаний может быть обеспечено лишь при максимально коротком циклировании аккумуляторов в стандартном режиме, но с использованием для оценки их качества дополнительных характеристик, которые могут быть измерены уже на первых циклах.
В настоящей статье описываются характеристики аккумуляторов (внутреннее сопротивление и зарядная характеристика), информация о которых существенна при проектировании батарей для длительной эксплуатации в жестких режимах. Внутреннее сопротивление определяет разрядное напряжение источника тока и характер его изменения в процессе разряда, а вид и параметры зарядной характеристики, особенно в конце процесса, позволяют оценить особенности реализации замкнутого кислородного цикла, которые определяют предельное давление в аккумуляторе и сильно влияют на ресурс источника тока.
Напряжение источника тока под нагрузкой:
где НРЦ — напряжение разомкнутой цепи, I — ток, протекающий через источник тока, RΩ — омическое сопротивление, определяемое сопротивлением токоотводов, активных масс электродов и электролита, Rпол — поляризационное сопротивление, определяемое характером и скоростями электрохимических реакций, разное при разных токах разряда.
Омическое сопротивление RΩ может быть измерено при постоянном токе, когда определяется реакция источника тока на разрядный импульс тока, или при переменном токе 1000 Гц (из импедансного спектра в широком диапазоне частот видно, что Imp1000 Нz ≈ RΩ).
Поляризационное сопротивление Rпол зависит от тока, и поэтому ГОСТ РФ жестко регламентирует параметры тестового сигнала I1, I2, T1 и T2 для разных классов аккумуляторов (длинного, среднего или короткого разряда). Полное сопротивление:
Для рассматриваемых в настоящей статье Ni-Cd аккумуляторов измерения должны производиться при I1 = 0,5 С и I2 = 5 С, для Ni-MH аккумуляторов — при I1 = 0,2 С и I2 = 2 С. Время протекания токов для них одинаково: T1 = 10 с, T2 = 3 с. Точность измерений существенно зависит от фронта разрядного импульса I2 и скорости регистрации отклика.
ГОСТ РФ не оговаривает состояния аккумуляторов при измерении внутреннего сопротивления, но обычно в документации дается величина RΩ заряженных. Изменение внутреннего сопротивления в процессе разряда позволяет оценить характер изменения рабочего напряжения, но при указанных выше параметрах тестового сигнала (особенно для Ni-Cd аккумуляторов) точность измерений разряженных аккумуляторов значительно снижается, так как при прохождении тока I2, который может оказаться и больше предельно допустимого для данного типа аккумуляторов, новое их стационарное состояние не достигается.
В документации зарубежных производителей обычно дается величина импеданса при 1000 Гц (Imp1000 Hz). При измерениях на переменном токе оценка величины RΩ меньше зависит от характеристик аппаратуры.
Рис. 1. Тестер,анализатор ООО «Мегарон» для измерения характеристик химических источников тока
Серийной аппаратуры для измерений внутреннего сопротивления ХИТ в России не выпускается.
В наших экспериментах для них использовался тестер-анализатор, разработанный ООО «Мегарон» (г. Санкт-Петербург) (рис. 1) , универсальный инструмент для измерения внутреннего сопротивления источников тока с напряжением до 18 В. Тестер обеспечивает измерения на постоянном токе и переменном при 1000 Гц и последовательно отображает Uхит, RΩ, Rпол, Rполн и Imp1000 Hz на дисплее. Измерения могут производиться эпизодически или непрерывно при периодической подаче тестового импульса (в том числе и при параллельном разряде постоянным током). Информация может записываться и персональным компьютером, подключаемым к тестеру.
Реализуемые в тестере токи I1 = 35 мА и I2 = 350 мА меньше требуемых в соответствии с ГОСТ, но возможность сравнения аналогичных источников тока обеспечивается при малой потере емкости (1 мА·ч/измерение), что позволяет измерять внутреннее сопротивление источников тока, разряженных до 90–100%.
Следует помнить только, что при малых величинах сопротивлений точность измерений существенно зависит от качества контакта объекта с измерительным инструментом (даже при разделении силового и измерительного каналов).
Типичные величины RΩ аналогичных заряженных аккумуляторов разных производителей, которые указываются в документации, как правило, мало различаются. Так, омическое сопротивление Ni-Cd аккумуляторов практически всех производителей составляет ∼17 мОм, Ni-MH аккумуляторов — ∼25 мОм. Заметно более низкое RΩ имеют никель-кадмиевые аккумуляторы японской компании SANYO, что позволяет существенно увеличить токи их разряда (до 8 С) по сравнению с аналогичными аккумуляторами других компаний.
Таблица 2. Внутреннее сопротивление заряженных герметичных щелочных аккумуляторов ∗ у всех Ni-Cd аккумуляторов снято 500 мА·ч, у Ni-MH аккумуляторов — 800 мА·ч.
Наблюдаемый разброс величин внутреннего сопротивления аккумуляторов разных компаний может служить характеристикой однородности их продукции.
Малый разброс RΩ отражает стабильность технологических процессов производства электродов, операций упаковки пакета электродов и сборки аккумулятора, точность дозировки электролита. Разнообразие рецептур активных масс электродов и особенности технологии изготовления электродов отражаются в величине Rпол, которую можно оценить только при использовании методики измерений сопротивления при постоянном токе. Особенности дизайна отражаются и в соотношении RΩ /Rпол. В таблице 2 представлены результаты обследования выборок (n = 8–12) свежих аккумуляторов. Измерения внутреннего сопротивления производились периодически при отключении аккумуляторов от схемы разряда.
Рис. 2. Изменение в процессе разряда внутреннего сопротивления (омического — 1–4, поляризационного — 5–6) герметичных Ni-Cd аккумуляторов компаний: 1, 5— SANYO; 2, 6— SAFT; 3, 7— GP; 4, 8— PANASONIC
Рис. 3. Изменение в процессе разряда внутреннего сопротивления (омического — 1–4, поляризационного — 5–6) герметичных Ni-MH аккумуляторов компаний: 1, 5— SANYO; 2, 6— SAFT; 3, 7— GP; 4,8 — АК «Ригель» (Россия)
При увеличении степени разряда аккумуляторов меняется как омическое сопротивление, так и поляризационное.
На рис. 2 и 3 представлены усредненные характеристики для описанных выше аккумуляторов. Видно, что характер изменений для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов различен. Следует заметить, что вообще RΩ увеличивается тем больше, чем меньше типоразмер (и номинальная емкость) источника тока.
Анализ представленных в таблице 2 и на рис. 2 и 3 данных весьма полезен для определения качества продукции разных компаний и прогноза их работоспособности. Понятно, что меньшие величины сопротивления Rполн = RΩ + Rпол обеспечивают более высокое напряжение при разряде большими токами. Низкое внутреннее сопротивление аккумуляторов компании SANYO, например, обеспечивает после снятия 50% емкости заметно более высокое разрядное напряжение (не менее чем на 50 мВ) по сравнению с аккумуляторами других компаний. Но Ni-MH аккумуляторы этой компании уже не обладают этим преимуществом. Интересно, что в документации на них специально отмечено, что величина импеданса Imp1000 Hz ≈ RΩ указана для разряженных аккумуляторов.
Разброс сопротивления заряженных аккумуляторов компании GP больше, чем у других компаний, и оно больше увеличивается в процессе разряда. Это определяет настоятельную необходимость учитывать этот параметр при подборе аккумуляторов в батареи, которые должны разряжаться токами выше номинального.
Характер изменения в процессе разряда внутреннего сопротивления Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов различается: у последних имеет место более высокое сопротивление их в заряженном состоянии. В силу некоторого различия технологий изготовления оно различается и для аккумуляторов одной и той же электрохимической системы разных компаний.
В связи с этим следует понимать, что ответ на старый вопрос о возможности использовать какие-то составляющие внутреннего сопротивления для оценки степени разряженности ХИТ не может быть универсальным. Необходимо определить эталонные кривые зависимости внутреннего сопротивления от степени разряженности для конкретных типов ХИТ и оценить разброс реальных характеристик относительно них.
То же самое можно сказать и о диагностике степени деградации аккумуляторов в процессе эксплуатации. При длительном циклировании из-за необратимых процессов происходит осушение порового пространства электродов и сепаратора, изменение структуры активных масс. В результате внутреннее сопротивление герметичных аккумуляторов заметно увеличивается, и количественная мера этих изменений позволяет оценивать степень их деградации. При хранении происходят иные процессы, и наблюдаемый эффект увеличения сопротивления герметичных аккумуляторов в значительной мере устраняется при нескольких циклах заряда малыми токами.
Для того чтобы оценки состояния ХИТ были достаточно точными, необходимо накапливать информацию об изменениях в процессе хранения и циклирования, прежде всего, омического сопротивления источников тока.
Следует отметить также, что из-за нелинейного увеличения Rпол при больших токах оценка рабочего напряжения ХИТ более точно может производиться при токе I2, близком к максимальным требуемым токам.
Для осуществления такой технологии испытаний в ООО «Мегарон» была разработана стационарная аппаратура, которая позволяет изменять величины токов тестового сигнала в пределах от 40 мА до 10 А (рис. 4) и проводить измерения непосредственно в процессе разряда. Регистрация информации такая же, как и в тестере-анализаторе, описанном выше.
Рис. 4. Зарядно-разрядное устройство ООО «Мегарон» с возможностью измерения внутреннего сопротивления химических источников тока
Характер изменения зарядного напряжения во второй половине зарядного процесса позволяет видеть индивидуальные особенности реализации замкнутого кислородного цикла, при котором кислород, выделяющийся при перезаряде на положительном электроде, достигает отрицательного и восстанавливается на его поверхности. Давление несколько выше типичного для каждого типа аккумуляторов не приводит к их разгерметизации, но определяет более быструю деградацию его характеристик при циклировании. Поэтому аккумуляторы, у которых максимальное зарядное напряжение достигается раньше (рис.
5) или максимальное напряжение заметно выше, чем у остальных, должны быть исключены из комплекта для батареи.
Рис. 5. Характеристики Ni-Cd аккумуляторов GP 100AAS при заряде током 100 мА (0,1 С)
Итак, оценка различных составляющих полного внутреннего сопротивления позволяет:
При этом продолжительность испытаний для оценки качества партий аккумуляторов и комплектации из них батарей не увеличивается по сравнению со стандартными испытаниями, так как дополнительная полезная информация об аккумуляторах может быть получена при параллельных измерениях их внутреннего сопротивления на 2 или 3 разряде и анализе семейства зарядных характеристик, которые обычно и не регистрируются.
Никель-содержащие аккумуляторы составляют одну из самых больших категорий аккумуляторов, используемых как в потребительском, так и в коммерческом секторах. Никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлгидридные (Ni-MH) батареи являются вторичными батареями, что, говоря простым языком, означает, что они являются перезаряжаемыми, в отличие от одноразовых первичных батарей (например, щелочных батарей , батарейки для часов из оксида серебра и др.).
С 19В 40-х годах портативные устройства часто питались от никель-кадмиевых батарей, но эта химия была вытеснена появлением никель-металлогидридных батарей в девяностых, что совпало с заботой об окружающей среде и способностью лучше соответствовать различным приложениям.
Несмотря на различия, эти две системы имеют сходство. Ni-MH аккумуляторы, по сути, унаследовали многие характеристики Ni-Cd аккумуляторов, которым пришли на смену.
Никель-кадмиевые аккумуляторы, одна из старейших используемых аккумуляторных технологий, были изобретены Вальдемаром Юнгнером в 1899 г. в то время, когда единственным активно используемым перезаряжаемым аккумулятором были свинцово-кислотные аккумуляторы. Несмотря на стоимость материалов и медленное развитие, никель-кадмиевые аккумуляторы имели ряд преимуществ перед свинцово-кислотными. В 1932 году были достигнуты успехи в осаждении активных материалов внутри пористого никелированного электрода. К 1947 году никель-кадмиевые стали способны поглощать газы, образующиеся во время заряда, что привело к созданию герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов.
Никель-кадмиевые батареи стали предпочтительным выбором для биомедицинского и неотложного медицинского оборудования, профессиональных видеокамер, раций, электроинструментов и множества других устройств.
В конце 1980-х годов никель-кадмиевые аккумуляторы оказали влияние благодаря моделям, в которых было больше активного материала, что позволило увеличить емкость до 60 процентов по сравнению со стандартными никель-кадмиевыми батареями; однако эти никель-кадмиевые батареи сверхвысокой емкости имели более высокое внутреннее сопротивление и меньшее количество циклов по сравнению со стандартными версиями.
Никель-кадмиевые аккумуляторы оставались основным аккумулятором для портативных устройств до 1990-х годов. Прочность никель-кадмиевых аккумуляторов сделала их одними из самых прочных и неприхотливых аккумуляторов своего времени. По современным стандартам они по-прежнему считаются долговечными батареями, которые хорошо работают в суровых условиях, где приоритетами являются длительный срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Но поскольку они состоят из кадмия и других токсичных металлов, возникают проблемы с их утилизацией. Никель-кадмиевые батареи не являются образцом экологичности и в настоящее время в основном предназначены для коммерческого применения.
Например, авиационная отрасль продолжает использовать Ni-Cd.
Как Ni-Cd, так и более новый Ni-MH страдают от «эффекта памяти». Проще говоря, эффект памяти — это состояние, при котором батарея, по-видимому, помнит предыдущую энергию и не может ее увеличить. Это требует периодического полного цикла разрядки, чтобы компенсировать потерю емкости батареи с течением времени из-за эффекта памяти.
| Преимущества никель-кадмиевых аккумуляторов | Недостатки/ограничения Ni-Cd аккумуляторов |
Большое количество циклов зарядки и разрядки при надлежащем обслуживании. Самый экономичный тип батареи с точки зрения эксплуатационных затрат на цикл. Широкий выбор типоразмеров и вариантов исполнения. Кратчайшее время зарядки, даже после длительного хранения или при низких температурах. Обеспечивает максимальный ток нагрузки. Легко заряжается, выдерживает перезарядку и быструю зарядку с минимальным стрессом. Прочный и способный противостоять небрежному обращению. Долгий срок хранения практически в любом состоянии заряда. | Обладает низкой плотностью энергии по сравнению с более новыми аккумуляторными технологиями. Низкое напряжение требует большого количества элементов для достижения того же напряжения, что и другие батареи. Наиболее подвержен эффекту памяти. Умеренно высокая скорость саморазряда при хранении. Токсичность его химического состава кадмия делает его экологически небезопасным и малопригодным для захоронения отходов. |
Первоначальные исследования никель-металлгидридных батарей начались в конце 19Однако в 60-х годах разработка сдерживалась трудностями из-за нестабильности с металлогидридом. Впоследствии исследования переместились на разработку никель-водородной (Ni-H) батареи. Ni-H хранит свой водород в стальном контейнере под давлением 8270 кПа (1200 фунтов на квадратный дюйм) и поддерживает номинальное напряжение ячейки 1,25 В.
Благодаря длительному сроку службы (даже при полном цикле разрядки), хорошему календарному сроку службы благодаря низкой коррозии, минимальному саморазряду и выдающимся температурным характеристикам от –28°C до 54°C Ni-H подходит для спутниковой установки. К сожалению, его низкая удельная энергия (40–75 Вт·ч/кг) и высокая стоимость препятствовали продвижению к практическому наземному использованию.
В 1980-х годах недавно открытые гидридные сплавы решили проблемы со стабильностью, с которыми сталкивались ранее, и облегчили производство никель-металлогидридных аккумуляторов в качестве квази-замены Ni-CD аккумуляторов. Несмотря на то, что они сохранили множество положительных черт своего предшественника, Ni-MH аккумуляторы имели заметный недостаток — высокий уровень саморазряда 20 процентов в течение первых 24 часов, а затем высокие 10 процентов в месяц. Они также оказались более тонкими и сложными для зарядки, чем никель-кадмиевые батареи. Чтобы решить эти проблемы, гидридные материалы были модифицированы для снижения саморазряда и коррозии сплава, но впоследствии это уменьшило удельную энергию.
Однако надежность и долговечность, достигнутые этой модификацией, сделали их пригодными для питания электрической трансмиссии.
Сегодня никель-металлгидридные аккумуляторы способны обеспечивать удельную энергию на 40% выше, чем их никель-кадмиевые аналоги. Хорошо зарекомендовавшие себя в потребительском секторе, Ni-MH аккумуляторы также стали одним из наиболее удобных в использовании перезаряжаемых аккумуляторов благодаря своей долговечности, низкой стоимости и широкому выбору размеров, включая AA , AAA , C , и D . Он также служит жизнеспособной альтернативой как первичным одноразовым, так и устаревшим многоразовым щелочным батареям.
Семейство Ni-MH аккумуляторов широко рассматривается как шаг к технологии литиевых аккумуляторов. Потребность в более высокой плотности энергии и менее токсичном составе поддерживала стремление к более новым и более совершенным химическим веществам аккумуляторов. Никель-металлгидридная батарея обеспечивает определенные улучшения в этих областях.
Более того, благодаря техническим достижениям современные никель-металлогидридные аккумуляторы практически не страдают от эффектов памяти, характерных для их никель-кадмиевых аналогов. Поощрение дальнейшего развития и его использования в значительной степени было вызвано заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации; однако он по-прежнему страдает некоторыми недостатками, присущими химии на основе никеля.
С появлением новых перезаряжаемых литиевых технологий и достижений в области одноразовых первичных батарей его ограниченный срок службы и нагрузочные характеристики сделали его менее примечательным. Аккумуляторные батареи имеют более высокую скорость саморазряда при хранении, чем известны Ni-MH батареи, в отличие от первичных щелочных и литиевых батарей, которые могут сохранять заряд в течение 10 лет. Когда дело доходит до устройств, предназначенных для экстренных случаев или мгновенного использования, таких как фонарики, постоянная необходимость подзарядки перед использованием является существенным неудобством, если не вредом.
Производители в том числе Energizer, Duracell, Panasonic и другие продолжают успешно разрабатывать батареи для повышения производительности и снижения саморазряда. Например, никель-металлгидридные аккумуляторы Panasonic Eneloop, которые, как сообщается, хорошо работают при низких температурах, добились значительных успехов благодаря изменению химического состава и модифицированному сепаратору для уменьшения их саморазряда. Вы можете хранить заряженный аккумулятор Eneloop в шесть раз дольше, чем обычный Ni-MH, прежде чем потребуется перезарядка.
Поскольку различия между Ni-Cd и Ni-MH сводятся к емкости, эффекту памяти и экологичности, пользователь должен взвесить потребности и недостатки.
| Преимущества Ni-MH аккумуляторов (по сравнению со стандартными Ni-Cd аккумуляторами) | Недостатки/ограничения Ni-MH аккумуляторов (по сравнению со стандартными Ni-Cd аккумуляторами) |
Улучшенная плотность энергии с более высокой емкостью примерно на 30-40 процентов. Текущие модели значительно менее уязвимы к проблемам с памятью. Требуют меньше обслуживания. Условия транспортировки менее регламентированы, что упрощает транспортировку и хранение. Отличные показатели безопасности. Экологически чистый с меньшим количеством токсинов. | Дороже, хотя разрыв в цене сокращается. Требует внимания для предотвращения образования кристаллов, отрицательно влияющих на производительность. Производительность снижается при хранении при более высоких температурах. Саморазряд выше на 50 процентов. Технологические усовершенствования были достигнуты за счет снижения плотности энергии. Более длительное время зарядки, требующее тщательного контроля непрерывной зарядки. Многократные глубокие разряды или циклы при высоких токах ухудшают состояние батареи после нескольких сотен циклов, ограничивая как срок ее службы, так и продолжительность цикла |
Другие известные химические никелевые батареи
Железо-никелевые батареи (Ni-Fe).
Шведский изобретатель Вальдемар Юнгер, изобретший никель-кадмий в 1899 году, также пытался заменить кадмий железом. Развитию мешали низкая эффективность заряда и образование водорода. Томас Эдисон продолжил свое развитие в 1901. Эдисон утверждал, что погружение никеля и железа в щелочной электролит лучше, чем батареи, в которых используются свинцовые пластины, погруженные в серную кислоту, что делает его предпочтительным для электромобилей. Однако появление автомобилей с бензиновым двигателем, в которых для стартера, освещения и зажигания (SLI) использовалась свинцово-кислотная батарея, сделало его никель-железную батарею бесполезной.
Железо-никелевый аккумулятор (Ni-Fe) может работать более 50 лет и не менее 20 лет в режиме ожидания, поскольку он устойчив к перезарядке и чрезмерной разрядке. Свинцово-кислотные аккумуляторы в циклическом режиме служат менее 12 лет. Поскольку Ni-Fe аккумуляторы также устойчивы к вибрациям и высоким температурам, они идеально подходили для горнодобывающей промышленности, железнодорожной сигнализации, вилочных погрузчиков и летающих бомб во время Второй мировой войны.
Однако Ni-Fe имеет низкую удельную энергию 50 Втч/кг, плохо работает при низких температурах и поддерживает высокий ежемесячный уровень саморазряда 20-40 процентов. Кроме того, его производство стоит в четыре раза дороже свинцово-кислотных аккумуляторов, а по закупочной цене оно близко к литий-ионным аккумуляторам. Ni-Fe в настоящее время совершенствуется с использованием технологии карманных пластин для снижения саморазряда в качестве потенциальной свинцово-кислотной альтернативы для автономных энергосистем.
Никель-цинковые батареи (Ni-Zn). Перерабатываемый никель-цинковый аккумулятор был запатентован Томасом Эдисоном в 1901 году. Его использование применялось в железнодорожных вагонах с 1932 по 1948 год. -Cd и Ni-MH аккумуляторы. Как и в никель-кадмиевых батареях, в нем используется щелочной электролит и никелевый электрод. Никель-цинковые аккумуляторы имеют вдвое большую удельную энергию, чем Ni-Fe аккумуляторы, и могут быть перезаряжены 200–300 раз. Однако никель-цинковые батареи не допускают обслуживания или подпитки и должны заряжаться при постоянном токе 1,9В/кл.
Аккумулятор не состоит из тяжелых токсичных материалов, что упрощает его утилизацию. Он также может похвастаться низкой стоимостью, высокой выходной мощностью и хорошим рабочим диапазоном температур.
Несмотря на свои преимущества, никель-цинковые батареи имели недостатки, в том числе высокую скорость саморазряда и короткий жизненный цикл из-за роста дендритов, что приводило к частым коротким замыканиям. В электролит батареи были внесены улучшения, что сделало ее привлекательной для коммерческого использования.
Узнайте о другом крупном типе вторичной батареи, перезаряжаемой литиевой батарее, в следующей статье:
Дополнительные батареи: литий-ионные аккумуляторы
Батареи представляют собой небольшие цилиндрические выходы химической энергии, преобразуемой в электрическую энергию, и используются для завершения электрических цепей, питающих предметы.
Поскольку существует множество вещей, которым нужна энергия, существуют также различные виды батарей, которые были созданы для удовлетворения потребностей в энергии предмета. И если есть что-то, о чем мы в Battery Power знаем, так это батареи. Имеет смысл, верно?
Щелочные батареи . Первая щелочная батарея была изобретена Томасом Эдисоном в 1901 году. Однако только в 1950-х годах Льюис Урри создал первую настоящую долговечную щелочную батарею. Разработанная им щелочная батарея содержит цинк (Zn) и диоксид марганца (MnO2). Щелочная батарея получила свое название из-за используемого в ней электролита – гидроксида калия, который является чисто щелочным. Аккумулятор имеет высокую плотность, малую утечку, более длительный срок службы и хорошие характеристики при различных перепадах температуры. Однако единственным его недостатком является высокая стоимость самой батареи.
Никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи — Аккумуляторы, изобретенные шведским изобретателем и инженером Вальдемаром Юнгнером в 1899 году.
Эти аккумуляторы были отличной альтернативой свинцово-кислотным, а также единственными перезаряжаемыми батареями в то время. К 1947 году была успешно разработана современная версия Ni-Cd батареи. Эти батареи содержат гидроксид никеля (NiOOH) и кадмий, а также гидроксид калия в качестве электролита. Преимущество Ni-Cd заключается в том, что они заряжаются очень быстро, прощают оскорбления, экономически доступны и доступны в широком диапазоне размеров и вариантов производительности. Несмотря на это, кадмий является токсичным металлом, и его нельзя утилизировать на свалках, а из-за низкого напряжения элемента требуется множество батарей для достижения высокого напряжения.
Никель-металлогидридные (NiMH) батареи — NiMH батареи были разработаны Стэнфордом Овшинским в 1986 году, изобретателем-самоучкой, который даже не учился в колледже. Аккумулятор очень похож на никель-кадмиевый аккумулятор, с той лишь разницей, что вместо кадмия используется металлогидрид. С этим привносят некоторые отличия, конечно.
