باتری های AA (Ni-MH، Ni-Cd) و شارژ مناسب، یا تمجید از Maha و LaCrosse (TechnoLine). روش های شارژ باتری های Ni-Cd و Ni-MH باتری نیکل منیزیم

دامنه کاربرد باتری های الکتریکی بسیار گسترده است. باتری های کوچک مجهز به لوازم خانگی هستند که برای همه آشنا هستند، باتری های کمی بزرگتر مجهز به خودرو هستند و باتری های بسیار بزرگ و خازنی در ایستگاه های صنعتی پر بار نصب می شوند. به نظر می رسد که علاوه بر انتساب کاربر، انواع متفاوتآیا باتری می تواند رایج باشد؟ با این حال، در واقع، چنین باتری هایی بیش از اندازه شباهت دارند. شاید یکی از اصلی ترین شباهت های احتمالی باتری ها، اصل سازماندهی کار آنها باشد. در مطالب امروز، منبع ما تصمیم گرفت تنها یکی از این موارد را در نظر بگیرد. برای دقیق تر، در زیر در مورد قوانین عملکرد و عملکرد باتری های نیکل هیدرید فلز صحبت خواهیم کرد.

تاریخچه ظهور باتری های نیکل هیدرید فلز

بیش از 60 سال پیش، یعنی در دهه 50 قرن بیستم، ایجاد باتری های هیدرید نیکل-فلز علاقه قابل توجهی را در بین نمایندگان مهندسی برانگیخت. دانشمندان متخصص در این مطالعه خواص فیزیکی و شیمیاییباتری ها، به طور جدی در مورد چگونگی غلبه بر کاستی های باتری های نیکل کادمیوم محبوب در آن زمان فکر می کردند. شاید یکی از اهداف اصلی دانشمندان ایجاد چنین باتری ای باشد که بتواند روند تمام واکنش های مرتبط با انتقال الکترولیتی هیدروژن را تسریع و ساده کند.

در نتیجه، تنها در پایان دهه 70، متخصصان موفق به طراحی، و سپس ایجاد و آزمایش کامل باتری‌های نیکل-فلز هیدرید کم و بیش با کیفیت شدند. تفاوت اصلی نوع جدید باتری با مدل های قبلی آن این بود که مکان های کاملاً مشخصی برای انباشته شدن بخش عمده هیدروژن داشت. به طور دقیق تر، تجمع ماده در آلیاژهای چندین فلز واقع در الکترودهای باتری رخ می دهد. ترکیب آلیاژها دارای ساختاری بود که یک یا چند فلز هیدروژن (گاهی چند هزار برابر حجم خود) را جمع می‌کردند، در حالی که سایر فلزات به عنوان کاتالیزور برای واکنش‌های الکترولیتی عمل می‌کردند و انتقال ماده هیدروژن به شبکه الکترود فلزی را تضمین می‌کردند.

باتری ساخته شده که دارای آند هیدروژن-فلز هیدرید و کاتد نیکل است، مخفف "Ni-MH" (از نام مواد رسانا و تجمع کننده) دریافت کرد. چنین باتری هایی بر روی یک الکترولیت قلیایی کار می کنند و یک چرخه شارژ-تخلیه عالی را ارائه می دهند - تا 2000 هزار برای یک باتری تمام عیار. با وجود این، مسیر طراحی باتری های Ni-MH آسان نبود و طرح های موجود در حال حاضر همچنان در حال ارتقا هستند. بردار اصلی نوسازی با هدف افزایش چگالی انرژی باتری ها است.

توجه داشته باشید که امروزه باتری های نیکل-فلز هیدرید بیشتر بر اساس آلیاژ فلز LaNi5 تولید می شوند. اولین نمونه از این باتری ها در سال 1975 ثبت اختراع شد و شروع به استفاده فعال در صنعت عمومی کرد. باتری‌های هیدرید نیکل-فلز مدرن دارای چگالی انرژی بالایی هستند و از مواد خام کاملاً غیر سمی تشکیل شده‌اند که دفع آنها را آسان می‌کند. شاید دقیقاً به دلیل این مزایا باشد که آنها در بسیاری از مناطقی که ذخیره طولانی مدت یک بار الکتریکی مورد نیاز است بسیار محبوب شده اند.

دستگاه و اصل عملکرد باتری نیکل هیدرید فلز

باتری های نیکل هیدرید فلز در تمام ابعاد، ظرفیت ها و اهداف در دو نوع اصلی منشوری و استوانه ای تولید می شوند. صرف نظر از شکل، چنین باتری هایی از عناصر اجباری زیر تشکیل شده اند:

• الکترودهای هیدرید فلزی و نیکل (کاتدها و آندها) که یک عنصر گالوانیکی از ساختار شبکه را تشکیل می دهند که مسئول حرکت و تجمع بار الکتریکی است.
• مناطق جداکننده که الکترودها را جدا می کند و همچنین در فرآیند واکنش های الکترولیتی شرکت می کند.
• کنتاکت های خروجی که بار انباشته شده را به محیط خارجی می رسانند.
• با دریچه ای که در آن تعبیه شده است، برای کاهش فشار اضافی از حفره های انباشته (فشار بیش از 2-4 مگا پاسکال) لازم است.
• یک قاب محافظ حرارتی و محکم حاوی سلول های باتری که در بالا توضیح داده شد.

طراحی باتری های نیکل هیدرید فلزی مانند بسیاری از انواع دیگر این دستگاه بسیار ساده است و هیچ مشکل خاصی را در نظر نمی گیرد. این به وضوح در نمودارهای طراحی باتری زیر نشان داده شده است:

اصول عملکرد باتری های در نظر گرفته شده، برخلاف طرح کلی طراحی آنها، کمی پیچیده تر به نظر می رسد. برای درک ماهیت آنها، اجازه دهید به عملکرد مرحله ای باتری های نیکل-فلز هیدرید توجه کنیم. در یک تجسم معمولی، مراحل کار برای این باتری ها به شرح زیر است:

1. الکترود مثبت - آند، یک واکنش اکسیداتیو را با جذب هیدروژن انجام می دهد.
2. الکترود منفی، کاتد، واکنش کاهشی را در عدم جذب هیدروژن انجام می دهد.

صحبت کردن زبان ساده، شبکه الکترود حرکت منظم ذرات (الکترودها و یونها) را از طریق واکنشهای شیمیایی خاص سازماندهی می کند. در عین حال ، الکترولیت مستقیماً در واکنش اصلی تولید برق شرکت نمی کند ، اما فقط در شرایط خاصی از عملکرد باتری های Ni-MH در کار گنجانده می شود (به عنوان مثال هنگام شارژ مجدد ، متوجه شدن واکنش گردش اکسیژن) . ما اصول عملکرد باتری های نیکل هیدرید فلز را با جزئیات بیشتری در نظر نخواهیم گرفت، زیرا این نیاز به دانش شیمیایی خاصی دارد که بسیاری از خوانندگان منبع ما آن را ندارند. اگر می خواهید در مورد اصول کارکرد باتری با جزئیات بیشتری بیاموزید، باید به ادبیات فنی مراجعه کنید، که روند هر واکنش در انتهای الکترودها را با جزئیات تا حد امکان در هنگام شارژ شدن باتری ها و زمان آنها پوشش می دهد. در حال ترخیص هستند.

مشخصات باتری Ni-MH استاندارد در جدول زیر (ستون میانی) قابل مشاهده است:

قوانین عملیاتی

هر باتری وسیله ای نسبتاً بی تکلف در نگهداری و بهره برداری است. با وجود این، هزینه آن اغلب بالا است، بنابراین هر صاحب یک باتری خاص علاقه مند به افزایش عمر مفید آن است. با توجه به باتری های سازند Ni-MH، تمدید دوره عملیاتی چندان دشوار نیست. برای این کافی است:

• ابتدا قوانین شارژ باتری را دنبال کنید.
• ثانیاً، کارکردن و ذخیره آن در حالت بیکار صحیح است.

ما کمی بعد در مورد اولین جنبه تعمیر و نگهداری باتری صحبت خواهیم کرد، اما اکنون اجازه دهید به لیست اصلی قوانین برای کارکرد باتری های نیکل هیدرید فلز توجه کنیم. لیست قالب این قوانین به شرح زیر است:

• ذخیره سازی باتری های نیکل-فلز هیدرید فقط باید در حالت شارژ آنها در سطح 30-50٪ انجام شود.
• گرم کردن بیش از حد باتری های Ni-MH اکیدا ممنوع است، زیرا در مقایسه با همان باتری های نیکل-کادمیم، باتری های مورد نظر ما به گرما بسیار حساس تر هستند. اضافه بار کار بر تمام فرآیندهایی که در حفره ها و در خروجی باتری اتفاق می افتد تأثیر منفی دارد. خروجی جریان به ویژه تحت تأثیر قرار می گیرد.
• هرگز باتری های نیکل هیدرید فلز را شارژ نکنید. همیشه قوانین شارژ شرح داده شده در این مقاله یا منعکس شده در اسناد فنی باتری را دنبال کنید.
• در فرآیند عملکرد ضعیف یا ذخیره سازی طولانی مدت، باتری را "آموزش دهید". اغلب، یک چرخه "شارژ-تخلیه" دوره ای (حدود 3-6 بار) کافی است. همچنین مطلوب است که باتری های Ni-MH جدید را تحت چنین "آموزشی" قرار دهیم.
• باتری های نیکل هیدرید فلزی باید در دمای اتاق نگهداری شوند. دمای مطلوب 15-23 درجه سانتیگراد است.
• سعی کنید باتری را به حداقل محدودیت تخلیه نکنید - ولتاژ کمتر از 0.9 ولت برای هر جفت کاتد-آند. البته می توان باتری های نیکل-فلز هیدرید را بازیابی کرد، اما توصیه می شود آنها را به حالت "مرده" نیاورید (ما همچنین در مورد نحوه بازیابی باتری در زیر صحبت خواهیم کرد).
• کیفیت ساختاری باتری را پیگیری کنید. عیوب جدی، کمبود الکترولیت و مانند آن مجاز نیست. فرکانس توصیه شده برای بررسی باتری 2-4 هفته است.
• در مورد استفاده از باتری های بزرگ و ثابت، رعایت قوانین نیز ضروری است:
  • تعمیر فعلی آنها (حداقل یک بار در سال):
  • بازسازی سرمایه (حداقل هر 3 سال یک بار)؛
  • بستن قابل اعتماد باتری در محل استفاده؛
  • وجود روشنایی؛
  • استفاده از شارژرهای مناسب؛
  • و رعایت مقررات ایمنی برای استفاده از چنین باتری هایی.

رعایت قوانین توصیف شده نه تنها به این دلیل مهم است که چنین رویکردی در عملکرد باتری های هیدرید نیکل فلزی عمر مفید آنها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. آنها همچنین استفاده ایمن و به طور کلی بدون دردسر از باتری را تضمین می کنند.

قوانین شارژ

قبلاً اشاره شد که قوانین عملیاتی به دور از تنها چیزی است که برای دستیابی به حداکثر عمر کارکرد باتری‌های نیکل هیدرید فلز لازم است. علاوه بر استفاده صحیح، شارژ صحیح چنین باتری هایی بسیار مهم است. به طور کلی، پاسخ به این سوال - "چگونه باتری Ni-MH را به درستی شارژ کنیم؟" بسیار دشوار است. واقعیت این است که هر نوع آلیاژی که بر روی الکترودهای باتری استفاده می شود، نیازمند قوانین خاصی برای این فرآیند است.

با جمع بندی و میانگین گیری آنها، می توان اصول اساسی زیر را برای شارژ باتری های نیکل-فلز هیدرید تشخیص داد:

• ابتدا باید زمان صحیح شارژ را رعایت کنید. برای اکثر باتری های Ni-MH، 15 ساعت در جریان شارژ حدود 0.1 C یا 1-5 ساعت در جریان شارژ در محدوده 0.1-1 C برای باتری هایی با الکترودهای با فعالیت بالا است. استثناها باتری های قابل شارژ هستند که ممکن است بیش از 30 ساعت شارژ شوند.
• در مرحله دوم، نظارت بر دمای باتری در طول فرآیند شارژ بسیار مهم است. بسیاری از تولید کنندگان بیش از حداکثر دمای 50-60 درجه سانتیگراد را توصیه نمی کنند.
• و ثالثاً ترتیب شارژ باید مستقیماً در نظر گرفته شود. این رویکرد زمانی بهینه در نظر گرفته می شود که باتری با یک جریان نامی به ولتاژ در خروجی های 0.9-1 ولت تخلیه شود و پس از آن 75-80٪ از حداکثر ظرفیت خود شارژ شود. در عین حال، در نظر گرفتن این نکته مهم است که در هنگام شارژ سریع (جریان عرضه شده بیش از 0.1 است)، سازماندهی پیش شارژ با جریان بالا به باتری برای حدود 8-10 دقیقه مهم است. پس از آن، فرآیند شارژ باید با افزایش صاف ولتاژ عرضه شده به باتری به 1.6-1.8 ولت سازماندهی شود. به هر حال، در طول شارژ معمولی باتری نیکل هیدرید فلز، ولتاژ اغلب تغییر نمی کند و به طور معمول 0.3-1 ولت است.

توجه داشته باشید! قوانین شارژ باتری که در بالا ذکر شد ماهیتی متوسط ​​دارند. به خاطر داشته باشید که برای یک مارک خاص از باتری نیکل هیدرید فلز، ممکن است کمی متفاوت باشند.

بازیابی باتری

همراه با هزینه بالا و تخلیه سریع خود، باتری های Ni-MH دارای یک اشکال دیگر هستند - یک "اثر حافظه" برجسته. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که با شارژ سیستماتیک یک باتری ناقص تخلیه شده، به نظر می رسد این را به خاطر می آورد و با گذشت زمان، به طور قابل توجهی ظرفیت خود را از دست می دهد. برای خنثی کردن چنین خطراتی، صاحبان چنین باتری‌هایی باید بیشترین باتری‌های دشارژ شده را شارژ کنند و همچنین به طور دوره‌ای آنها را در فرآیند بازیابی "آموزش دهند".

برای بازیابی باتری های هیدرید نیکل فلزی در حین "آموزش" یا زمانی که آنها به شدت تخلیه می شوند، به شرح زیر ضروری است:

1. اول از همه، شما باید آماده شوید. بازیابی به موارد زیر نیاز دارد:
   • شارژر با کیفیت بالا و ترجیحاً هوشمند؛
   • ابزار اندازه گیری ولتاژ و جریان؛
   • هر وسیله ای که بتواند از باتری انرژی بگیرد.
2. پس از آماده سازی، از قبل می توانید تعجب کنید که چگونه باتری را بازیابی کنید. ابتدا لازم است باتری را مطابق با تمام قوانین شارژ کنید و سپس با توجه به ولتاژ خروجی باتری 0.8-1 ولت آن را تخلیه کنید.
3. سپس بازیابی مستقیماً شروع می شود ، که مجدداً باید مطابق با کلیه قوانین شارژ باتری های نیکل هیدرید فلز انجام شود. فرآیند بازیابی استاندارد را می توان به دو روش انجام داد:
   • اولین مورد این است که باتری علائم "عمر" را نشان دهد (به عنوان یک قاعده، زمانی که در سطح 0.8-1 ولت تخلیه می شود). شارژ با افزایش ثابت ولتاژ عرضه شده از 0.3 به 1 ولت با جریان 0.1 C به مدت 30-60 دقیقه انجام می شود و پس از آن ولتاژ بدون تغییر باقی می ماند و جریان به 0.3-0.5 C افزایش می یابد.
   • دوم - اگر باتری علائم "زندگی" را نشان نمی دهد (با دشارژ کمتر از 0.8 ولت). در این حالت، شارژ با یک پیش شارژ 10 دقیقه ای با جریان بالا به مدت 10-15 دقیقه انجام می شود. پس از آن مراحل فوق انجام می شود.

باید درک کرد که بازسازی باتری های نیکل-فلز هیدرید روشی است که باید بطور دوره ای برای مطلقاً همه باتری ها (هر دو "زنده" و "غیر زنده") انجام شود. فقط چنین رویکردی در عملکرد این نوع باتری به "فشار" حداکثر آنها کمک می کند.

شاید بتوان این داستان درباره موضوع امروز را تکمیل کرد. امیدواریم مطالب ارائه شده در بالا برای شما مفید بوده باشد و به سوالات شما پاسخ داده باشد.

اگر سوالی دارید - آنها را در نظرات زیر مقاله بگذارید. ما یا بازدیدکنندگان ما خوشحال خواهیم شد که به آنها پاسخ دهیم.

این مقاله در مورد باتری های نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) مدت هاست که در اینترنت روسیه کلاسیک بوده است. توصیه می کنم بررسی کنید…

باتری های نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH) از نظر طراحی شبیه به باتری های نیکل-کادمیم (Ni-Cd) و در فرآیندهای الکتروشیمیایی - باتری های نیکل-هیدروژن هستند. انرژی ویژه یک باتری Ni-MH به طور قابل توجهی بیشتر از انرژی ویژه باتری های Ni-Cd و هیدروژن (Ni-H2) است.

ویدئو: باتری‌های نیکل متال هیدرید (NiMH)

مشخصات مقایسه ای باتری ها

*** گسترش زیاد برخی از پارامترها در جدول ناشی از هدف (طرح) متفاوت باتری ها است. علاوه بر این، جدول داده های باتری های مدرن با تخلیه کم خود را در نظر نمی گیرد.

تاریخچه باتری Ni-MH

توسعه نیکل متال هیدرید (Ni-MH) باتری هادر دهه 1950 و 1970 آغاز شد. نتیجه روش جدیدی برای ذخیره هیدروژن در باتری های نیکل-هیدروژن بود که در فضاپیماها استفاده می شد. در عنصر جدید، هیدروژن در آلیاژهای برخی از فلزات انباشته شده است. آلیاژهایی که 1000 برابر حجم خود هیدروژن جذب می کردند در دهه 1960 کشف شدند. این آلیاژها از دو یا چند فلز تشکیل شده‌اند که یکی از آنها هیدروژن را جذب می‌کند و دیگری کاتالیزوری است که باعث انتشار اتم‌های هیدروژن در شبکه فلزی می‌شود. تعداد ترکیبات ممکن از فلزات مورد استفاده عملا نامحدود است، که امکان بهینه سازی خواص آلیاژ را فراهم می کند. برای ایجاد باتری های Ni-MH، لازم بود آلیاژهایی ایجاد شود که بتوانند در فشار هیدروژن پایین و دمای اتاق کار کنند. در حال حاضر، کار بر روی ایجاد آلیاژها و فناوری های جدید برای پردازش آنها در سراسر جهان ادامه دارد. آلیاژهای نیکل با فلزات گروه خاکی کمیاب می توانند تا 2000 چرخه شارژ-دشارژ باتری را با کاهش ظرفیت الکترود منفی تا بیش از 30٪ فراهم کنند. اولین باتری Ni-MH، با استفاده از آلیاژ LaNi5 به عنوان ماده فعال اصلی الکترود هیدرید فلز، توسط بیل در سال 1975 ثبت شد. در آزمایش های اولیه با آلیاژهای هیدرید فلز، باتری های نیکل-فلز هیدرید ناپایدار بودند و ظرفیت باتری مورد نیاز می توانست. حاصل نمی شود. بنابراین، استفاده صنعتی از باتری های Ni-MH تنها در اواسط دهه 80 پس از ایجاد آلیاژ La-Ni-Co آغاز شد که امکان جذب الکتروشیمیایی برگشت پذیر هیدروژن را برای بیش از 100 سیکل فراهم می کرد. از آن زمان، طراحی باتری های Ni-MH به طور مداوم در جهت افزایش چگالی انرژی بهبود یافته است. جایگزینی الکترود منفی امکان افزایش بار توده های فعال الکترود مثبت را 1.3-2 برابر می کند که ظرفیت باتری را تعیین می کند. بنابراین، باتری های Ni-MH در مقایسه با باتری های Ni-Cd دارای ویژگی های انرژی ویژه به طور قابل توجهی بالاتری هستند. موفقیت توزیع باتری های نیکل-فلز هیدرید با چگالی انرژی بالا و غیر سمی بودن مواد مورد استفاده در تولید آنها تضمین شد.

فرآیندهای اساسی باتری های Ni-MH

باتری های Ni-MH از یک الکترود نیکل اکسید به عنوان الکترود مثبت، مانند باتری نیکل-کادمیم، و یک الکترود آلیاژ خاک کمیاب نیکل جذب کننده هیدروژن به جای الکترود کادمیوم منفی استفاده می کنند. روی الکترود اکسید نیکل مثبت باتری Ni-MH، واکنش ادامه می یابد:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (شارژ) NiOOH + H 2 O + e - → Ni(OH) 2 + OH - (تخلیه)

در الکترود منفی، فلز با هیدروژن جذب شده به یک هیدرید فلز تبدیل می شود:

M + H 2 O + e - → MH + OH- (شارژ) MH + OH - → M + H 2 O + e - (تخلیه)

واکنش کلی در یک باتری Ni-MH به صورت زیر نوشته شده است:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (شارژ) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (تخلیه)

الکترولیت در واکنش اصلی تشکیل جریان شرکت نمی کند. پس از گزارش 70-80 درصد ظرفیت و در طول شارژ مجدد، اکسیژن شروع به آزاد شدن روی الکترود اکسید نیکل می کند.

2OH- → 1/2O 2 + H2O + 2e - (شارژ مجدد)

که در الکترود منفی بازیابی می شود:

1/2O 2 + H 2 O + 2e - → 2OH - (شارژ مجدد)

دو واکنش آخر یک چرخه اکسیژن بسته ایجاد می کند. هنگامی که اکسیژن کاهش می یابد، به دلیل تشکیل گروه OH، افزایش بیشتری در ظرفیت الکترود هیدرید فلز نیز ایجاد می شود.

ساخت الکترودهای باتری Ni-MH

الکترود هیدروژن فلزی

ماده اصلی که عملکرد یک باتری Ni-MH را تعیین می کند یک آلیاژ جذب کننده هیدروژن است که می تواند تا 1000 برابر حجم خود هیدروژن جذب کند. پرمصرف ترین آلیاژها LaNi5 است که در آن بخشی از نیکل با منگنز، کبالت و آلومینیوم جایگزین می شود تا پایداری و فعالیت آلیاژ افزایش یابد. برای کاهش هزینه، برخی از تولیدکنندگان به جای لانتانیم از فلز میش (Mm که مخلوطی از عناصر خاکی کمیاب است، نسبت آنها در مخلوط نزدیک به نسبت سنگ معدن طبیعی است) استفاده می کنند که علاوه بر لانتانیم، سریم نیز دارد. ، پرازئودیمیم و نئودیمیم. در طول چرخه شارژ-تخلیه، انبساط و انقباض 15-25٪ وجود دارد. شبکه کریستالیآلیاژهای جاذب هیدروژن به دلیل جذب و دفع هیدروژن. چنین تغییراتی به دلیل افزایش تنش داخلی منجر به ایجاد ترک در آلیاژ می شود. ایجاد ترک ها باعث افزایش سطح می شود که در اثر برهم کنش با الکترولیت قلیایی خورده می شود. به این دلایل، ظرفیت تخلیه الکترود منفی به تدریج کاهش می یابد. در یک باتری با تعداد محدودیالکترولیت، این امر مشکلاتی را در ارتباط با توزیع مجدد الکترولیت ایجاد می کند. خوردگی آلیاژ به دلیل تشکیل اکسیدها و هیدروکسیدهای مقاوم در برابر خوردگی منجر به انفعال شیمیایی سطح می شود که باعث افزایش ولتاژ واکنش اصلی تولید جریان الکترود هیدرید فلز می شود. تشکیل محصولات خوردگی با مصرف اکسیژن و هیدروژن از محلول الکترولیت اتفاق می افتد که به نوبه خود باعث کاهش مقدار الکترولیت باتری و افزایش مقاومت داخلی آن می شود. برای کاهش سرعت فرآیندهای نامطلوب پراکندگی و خوردگی آلیاژها که طول عمر باتری های Ni-MH را تعیین می کند، از دو روش اصلی (علاوه بر بهینه سازی ترکیب و حالت تولید آلیاژ) استفاده می شود. روش اول ریزپوشانی ذرات آلیاژی است. در پوشاندن سطح آنها با یک لایه نازک متخلخل (5-10٪) - به وزن نیکل یا مس. روش دوم که در حال حاضر گسترده ترین کاربرد را پیدا کرده است، شامل تصفیه سطح ذرات آلیاژ در محلول های قلیایی با تشکیل لایه های محافظ قابل نفوذ به هیدروژن است.

الکترود اکسید نیکل

الکترودهای اکسید نیکل در تولید انبوه در اصلاحات طراحی زیر تولید می شوند: لاملا، بدون لاملا متخلخل (فلز-سرامیک) و فشرده، از جمله گلوله. در سال های اخیر استفاده از الکترودهای فوم پلیمری و نمدی بدون لاملا آغاز شده است.

الکترودهای لایه ای

الکترودهای لایه‌ای مجموعه‌ای از جعبه‌های سوراخ‌دار (لاملا) به هم پیوسته هستند که از نوار فولادی با روکش نیکل نازک (ضخامت 0.1 میلی‌متر) ساخته شده‌اند.

الکترودهای زینتر شده (سرمت).

الکترودهای این نوع از یک پایه سرم متخلخل (با تخلخل حداقل 70٪) تشکیل شده است که در منافذ آن جرم فعال قرار دارد. پایه از پودر ریز کربونیل نیکل ساخته شده است، که با کربنات آمونیوم یا کاربامید (60-65٪ نیکل، بقیه پرکننده) مخلوط شده، فشرده، نورد یا اسپری می شود روی یک شبکه فولادی یا نیکل. سپس شبکه با پودر در یک جو احیا کننده (معمولاً در اتمسفر هیدروژن) در دمای 800-960 درجه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد، در حالی که کربنات آمونیوم یا کاربامید تجزیه و تبخیر می شود و نیکل متخلخل می شود. زیرلایه های به دست آمده دارای ضخامت 1-2.3 میلی متر، تخلخل 80-85٪ و شعاع منافذ 5-20 میکرومتر هستند. پایه به طور متناوب با محلول غلیظ نیترات نیکل یا سولفات نیکل و محلول قلیایی گرم شده تا دمای 60-90 درجه سانتیگراد آغشته می شود که باعث رسوب اکسیدها و هیدروکسیدهای نیکل می شود. در حال حاضر از روش اشباع الکتروشیمیایی نیز استفاده می شود که در آن الکترود در محلول نیترات نیکل تحت عملیات کاتدی قرار می گیرد. در اثر تشکیل هیدروژن، محلول موجود در منافذ صفحه قلیایی می شود که منجر به رسوب اکسیدها و هیدروکسیدهای نیکل در منافذ صفحه می شود. الکترودهای فویل به عنوان انواع الکترودهای متخلخل طبقه بندی می شوند. الکترودها با استفاده از نوار نیکل سوراخ دار نازک (0.05 میلی متر) در دو طرف، با پاشش، امولسیون الکلی پودر کربونیل نیکل حاوی بایندرها، پخت و آغشته سازی شیمیایی یا الکتروشیمیایی بیشتر با معرف ها تولید می شوند. ضخامت الکترود 0.4-0.6 میلی متر است.

الکترودهای فشرده

الکترودهای پرس شده با فشار دادن 35 تا 60 مگاپاسکال از جرم فعال بر روی توری یا نوار سوراخ دار فولادی ساخته می شوند. جرم فعال از هیدروکسید نیکل، هیدروکسید کبالت، گرافیت و یک چسب تشکیل شده است.

الکترودهای نمدی فلزی

الکترودهای نمدی فلزی دارای یک پایه بسیار متخلخل هستند که از الیاف نیکل یا کربن ساخته شده است. تخلخل این پی ها 95 درصد یا بیشتر است. الکترود نمدی بر اساس پلیمر نیکل اندود یا نمد گرافیتی ساخته می شود. ضخامت الکترود، بسته به هدف آن، در محدوده 0.8-10 میلی متر است. توده فعال بسته به چگالی آن با روش های مختلفی وارد نمد می شود. قابل استفاده به جای نمد فوم نیکلبه دست آمده توسط فوم پلی یورتان با آبکاری نیکل و سپس آنیل در یک محیط احیا کننده. خمیر حاوی هیدروکسید نیکل و یک چسب معمولاً با پخش کردن به یک محیط بسیار متخلخل وارد می شود. پس از آن، پایه با خمیر خشک شده و رول می شود. الکترودهای پلیمری فلت و فوم با ظرفیت ویژه بالا و عمر طولانی مشخص می شوند.

ساخت باتری های Ni-MH

باتری های استوانه ای Ni-MH

الکترودهای مثبت و منفی که توسط یک جداکننده از هم جدا شده اند، به شکل رول در می آیند که داخل محفظه قرار می گیرند و با درپوش آب بندی با واشر بسته می شوند (شکل 1). کاور دارای یک شیر اطمینان است که در صورت خرابی در عملکرد باتری با فشار 2-4 مگاپاسکال کار می کند.

عکس. 1. طراحی باتری نیکل-فلز هیدرید (Ni-MH): 1 بدنه، 2 درپوش، کلاهک 3 سوپاپ، 4 سوپاپ، کلکتور الکترود 5 مثبت، حلقه 6 عایق، 7 الکترود منفی، 8- جدا کننده، 9- الکترود مثبت، 10-عایق.

باتری های منشوری Ni-MH

در باتری های Ni-MH منشوری، الکترودهای مثبت و منفی به طور متناوب قرار می گیرند و یک جداکننده بین آنها قرار می گیرد. بلوک الکترودها در یک محفظه فلزی یا پلاستیکی قرار می گیرد و با یک پوشش آب بندی بسته می شود. معمولاً یک سوپاپ یا سنسور فشار روی روکش نصب می شود (شکل 2).

شکل 2. ساختار باتری Ni-MH: 1 بدنه، 2 درپوش، درپوش 3 سوپاپ، 4 سوپاپ، واشر 5 عایق، 6 عایق، 7 الکترود منفی، 8 جداکننده، 9 الکترود مثبت.

باتری های Ni-MH از یک الکترولیت قلیایی متشکل از KOH با افزودن LiOH استفاده می کنند. به عنوان جداکننده در باتری های Ni-MH، از پلی پروپیلن نبافته و پلی آمید با ضخامت 0.12-0.25 میلی متر که با یک عامل مرطوب کننده درمان شده است، استفاده می شود.

الکترود مثبت

باتری‌های Ni-MH از الکترودهای اکسید نیکل مثبت، مشابه باتری‌های Ni-Cd استفاده می‌کنند. در باتری‌های Ni-MH عمدتاً از الکترودهای سرامیکی-فلزی و در سال‌های اخیر از الکترودهای فوم نمدی و پلیمری استفاده می‌شود (به بالا مراجعه کنید).

الکترود منفی

پنج طرح از یک الکترود هیدرید فلزی منفی (به بالا مراجعه کنید) کاربرد عملی در باتری‌های Ni-MH پیدا کرده‌اند: - لایه‌ای، زمانی که پودر یک آلیاژ جذب‌کننده هیدروژن با یا بدون اتصال دهنده در یک شبکه نیکل فشرده می‌شود. - فوم نیکل، هنگامی که یک خمیر با یک آلیاژ و یک چسب وارد منافذ پایه فوم نیکل می شود و سپس خشک و فشرده می شود (نور می شود). - فویل، هنگامی که خمیری با یک آلیاژ و یک چسب بر روی نیکل سوراخ دار یا فویل فولادی با نیکل اندود اعمال می شود و سپس خشک و فشرده می شود. - نورد، هنگامی که پودر جرم فعال، متشکل از یک آلیاژ و یک چسب، با نورد (نورد) روی یک شبکه نیکل کششی یا شبکه مسی اعمال می شود. - تف جوشی، زمانی که پودر آلیاژ بر روی یک شبکه نیکل فشرده می شود و سپس در یک اتمسفر هیدروژن زینتر می شود. ظرفیت‌های ویژه الکترودهای هیدرید فلزی با طرح‌های مختلف از نظر ارزش نزدیک هستند و عمدتاً با ظرفیت آلیاژ مورد استفاده تعیین می‌شوند.

ویژگی های باتری های Ni-MH. مشخصات الکتریکی

ولتاژ مدار باز

مقدار ولتاژ مدار باز Ur.c. تعیین دقیق سیستم های Ni-MH به دلیل وابستگی پتانسیل تعادل الکترود اکسید نیکل به درجه اکسیداسیون نیکل و همچنین وابستگی پتانسیل تعادل الکترود هیدرید فلز به درجه اشباع هیدروژن دشوار است. 24 ساعت پس از شارژ باتری، ولتاژ مدار باز باتری Ni-MH شارژ شده در محدوده 1.30-1.35 ولت است.

ولتاژ تخلیه نامی

Ur در جریان تخلیه نرمال شده Ir = 0.1-0.2C (C ظرفیت اسمی باتری است) در دمای 25 درجه سانتیگراد 1.2-1.25V است، ولتاژ نهایی معمول 1V است. ولتاژ با افزایش بار کاهش می یابد (شکل 3 را ببینید)

شکل 3. ویژگی های تخلیه باتری Ni-MH در دمای 20 درجه سانتیگراد و جریان های بار نرمال شده متفاوت: 1-0.2C. 2-1C؛ 3-2C؛ 4-3C

ظرفیت باتری

با افزایش بار (کاهش زمان تخلیه) و با کاهش دما، ظرفیت باتری Ni-MH کاهش می یابد (شکل 4). اثر کاهش دما بر ظرفیت خازنی به ویژه در دبی های بالا و دماهای کمتر از 0 درجه سانتی گراد قابل توجه است.

شکل 4. وابستگی ظرفیت تخلیه باتری Ni-MH به دما در جریان های تخلیه مختلف: 1-0.2C. 2-1C؛ 3-3C

ایمنی و عمر باتری های Ni-MH

در طول ذخیره سازی، باتری Ni-MH خود تخلیه می شود. پس از یک ماه در دمای اتاق، از دست دادن ظرفیت 20-30٪ است و با ذخیره سازی بیشتر، تلفات به 3-7٪ در ماه کاهش می یابد. نرخ خود تخلیه با افزایش دما افزایش می یابد (شکل 5 را ببینید).

شکل 5. وابستگی ظرفیت تخلیه باتری Ni-MH به زمان ذخیره سازی در دماهای مختلف: 1-0 ° C. 2-20 درجه سانتیگراد؛ 3-40 درجه سانتی گراد

شارژ باتری Ni-MH

زمان کارکرد (تعداد چرخه‌های تخلیه-شارژ) و عمر باتری Ni-MH تا حد زیادی با شرایط کار تعیین می‌شود. زمان کار با افزایش عمق و سرعت تخلیه کاهش می یابد. زمان کار بستگی به سرعت شارژ و روش کنترل تکمیل آن دارد. بسته به نوع باتری های Ni-MH، حالت کار و شرایط کار، باتری ها از 500 تا 1800 سیکل دشارژ-شارژ در عمق دشارژ 80 درصد را ارائه می دهند و عمر مفیدی (به طور متوسط) از 3 تا 5 سال دارند.

برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد باتری Ni-MH در طول دوره تضمین شده، باید توصیه ها و دستورالعمل های سازنده را دنبال کنید. بیشترین توجه را باید به رژیم دما کرد. مطلوب است از تخلیه بیش از حد (زیر 1 ولت) و اتصال کوتاه اجتناب شود. توصیه می شود از باتری های Ni-MH برای هدف مورد نظر خود استفاده کنید، از مخلوط کردن باتری های استفاده نشده و استفاده نشده خودداری کنید و سیم ها یا سایر قطعات را مستقیماً به باتری لحیم نکنید. باتری های Ni-MH نسبت به Ni-Cd نسبت به شارژ بیش از حد حساس هستند. شارژ بیش از حد می تواند منجر به فرار حرارتی شود. شارژ معمولاً با جریان Iz \u003d 0.1C به مدت 15 ساعت انجام می شود. شارژ جبرانی با جریان Iz = 0.01-0.03C به مدت 30 ساعت یا بیشتر انجام می شود. شارژ سریع (در 4 تا 5 ساعت) و سریع (در 1 ساعت) برای باتری های Ni-MH با الکترودهای بسیار فعال امکان پذیر است. با چنین بارهایی، فرآیند با تغییرات دما ΔΤ و ولتاژ ΔU و سایر پارامترها کنترل می شود. شارژ سریع برای مثال برای باتری‌های Ni-MH استفاده می‌شود که لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و ابزارهای برقی را تغذیه می‌کنند، اگرچه لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌های همراه در حال حاضر بیشتر از باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمری استفاده می‌کنند. روش شارژ سه مرحله ای نیز توصیه می شود: مرحله اول شارژ سریع (1C و بالاتر)، شارژ با نرخ 0.1C برای 0.5-1 ساعت برای شارژ نهایی و شارژ با نرخ 0.05- 0.02C به عنوان هزینه جبرانی. اطلاعات مربوط به نحوه شارژ باتری های Ni-MH معمولاً در دستورالعمل های سازنده موجود است و جریان شارژ توصیه شده روی جعبه باتری نشان داده شده است. ولتاژ شارژ Uz در Iz=0.3-1C در محدوده 1.4-1.5V قرار دارد. به دلیل آزاد شدن اکسیژن در الکترود مثبت، مقدار الکتریسیته تحویلی در هنگام شارژ (Qz) بیشتر از ظرفیت تخلیه (Cp) است. در عین حال، بازده ظرفیت (100 Ср/Qз) به ترتیب 75-80٪ و 85-90٪ برای باتری های دیسکی و استوانه ای Ni-MH است.

کنترل شارژ و دشارژ

برای جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری های Ni-MH می توان از روش های کنترل شارژ زیر با سنسورهای مناسب نصب شده در باتری ها یا شارژرها استفاده کرد:

• روش خاتمه شارژ با دمای مطلق Tmax. دمای باتری در طول فرآیند شارژ و زمانی که به حداکثر مقدار رسیده است به طور مداوم کنترل می شود شارژ سریعمنقطع؛
• روش پایان شارژ با نرخ تغییر دما ΔT/Δt. با استفاده از این روش، شیب منحنی دمای باتری به طور مداوم در طول فرآیند شارژ کنترل می شود و هنگامی که این پارامتر از مقدار تعیین شده خاصی بالاتر می رود، شارژ قطع می شود.
• روش خاتمه شارژ با ولتاژ منفی مثلث -ΔU. در پایان شارژ باتری، در طول چرخه اکسیژن، دمای آن شروع به افزایش می کند و منجر به کاهش ولتاژ می شود.
• روش خاتمه شارژ با توجه به حداکثر زمان شارژ t.
• روش خاتمه شارژ با حداکثر فشار Pmax. معمولاً در باتری های منشوری با اندازه ها و ظرفیت های بزرگ استفاده می شود. سطح فشار مجاز در یک باتری منشوری بستگی به طراحی آن دارد و در محدوده 0.05-0.8 مگاپاسکال قرار دارد.
• روش خاتمه شارژ با حداکثر ولتاژ Umax. برای قطع شارژ باتری های با مقاومت داخلی بالا که در پایان عمر به دلیل کمبود الکترولیت یا در دمای پایین ظاهر می شود، استفاده می شود.

هنگام استفاده از روش Tmax، ممکن است در صورت کاهش دمای محیط، باتری بیش از حد شارژ شود یا اگر دمای محیط به میزان قابل توجهی افزایش یابد، ممکن است باتری به اندازه کافی شارژ نشود. روش ΔT/Δt می تواند بسیار موثر برای پایان دادن به شارژ در دمای پایین محیط استفاده شود. اما اگر فقط از این روش در دماهای بالاتر استفاده شود، باتری‌های داخل باتری‌ها قبل از رسیدن به مقدار ΔT/Δt برای خاموش شدن، در معرض دماهای بالای نامطلوب قرار می‌گیرند. برای مقدار مشخصی ΔT/Δt، ظرفیت ورودی بزرگتری را می توان در دمای محیط پایین تر از دمای بالاتر به دست آورد. در ابتدای شارژ باتری (و همچنین در پایان شارژ)، یک افزایش سریع دما وجود دارد که می تواند منجر به خاموش شدن زودهنگام شارژ در هنگام استفاده از روش ΔT/Δt شود. برای از بین بردن این موضوع، توسعه دهندگان شارژر از تایمر برای تاخیر پاسخ سنسور اولیه با روش ΔT / Δt استفاده می کنند. روش -ΔU برای پایان دادن به شارژ در دمای پایین محیط به جای در دماهای بالا موثر است. از این نظر، روش مشابه روش ΔT/Δt است. به منظور اطمینان از قطع شدن شارژ در مواردی که شرایط پیش بینی نشده مانع از قطع عادی شارژ می شود، همچنین توصیه می شود از کنترل تایمر تنظیم کننده مدت زمان شارژ (روش t) استفاده کنید. بنابراین، برای شارژ سریع باتری ها با جریان نامی 0.5-1 درجه سانتی گراد در دمای 0-50 درجه سانتی گراد، توصیه می شود همزمان از روش های Tmax (با دمای خاموش شدن 50-60 درجه سانتی گراد، بسته به طراحی باتری ها) استفاده کنید. و باتری ها)، -ΔU (5-15 میلی ولت در هر باتری)، t (معمولاً 120٪ دریافت می شود ظرفیت اسمی) و Umax (1.6-1.8 V در هر باتری). به جای روش -ΔU، می توان از روش ΔT/Δt (1-2 درجه سانتی گراد در دقیقه) با تایمر اولیه (5-10 دقیقه) استفاده کرد. برای کنترل شارژ، مقاله مربوطه را نیز ببینید. پس از شارژ سریع باتری، شارژرها امکان تعویض آنها را برای شارژ مجدد با جریان نامی 0.1C - 0.2C برای مدت معینی فراهم می کنند. شارژ ولتاژ ثابت برای باتری های Ni-MH توصیه نمی شود زیرا ممکن است "شکست حرارتی" باتری ها رخ دهد. زیرا در پایان شارژ جریان افزایش می یابد که متناسب با اختلاف ولتاژ منبع تغذیه و ولتاژ باتری است و ولتاژ باتری در پایان شارژ به دلیل افزایش دما کاهش می یابد. در دماهای پایین، میزان شارژ باید کاهش یابد. در غیر این صورت، اکسیژن زمان لازم برای ترکیب مجدد را نخواهد داشت، که منجر به افزایش فشار در باتری می شود. برای کار در چنین شرایطی، باتری های Ni-MH با الکترودهای بسیار متخلخل توصیه می شود.

مزایا و معایب باتری های Ni-MH

افزایش قابل توجه پارامترهای انرژی خاص تنها مزیت باتری های Ni-MH نسبت به باتری های Ni-Cd نیست. دور شدن از کادمیوم نیز به معنای حرکت به سمت تولید پاک تر است. حل مشکل بازیافت باتری های خراب نیز آسان تر است. این مزایای باتری‌های Ni-MH باعث رشد سریع‌تر حجم تولید آن‌ها در تمام شرکت‌های باتری‌سازی پیشرو جهان در مقایسه با باتری‌های Ni-Cd شد.

باتری های Ni-MH به دلیل تشکیل نیکل در الکترود کادمیوم منفی، «اثر حافظه» را که باتری های Ni-Cd دارند، ندارند. با این حال، اثرات مرتبط با شارژ بیش از حد الکترود اکسید نیکل باقی می ماند. کاهش ولتاژ تخلیه، که با شارژهای مکرر و طولانی مانند باتری های Ni-Cd مشاهده می شود، می تواند با انجام دوره ای چندین دشارژ تا 1 - 0.9 ولت از بین برود. انجام چنین ترشحاتی ماهی یکبار کافی است. با این حال، باتری های نیکل-فلز هیدرید نسبت به باتری های نیکل-کادمیم که برای جایگزینی طراحی شده اند، در برخی ویژگی های عملکردی پایین تر هستند:

• باتری‌های Ni-MH به طور موثر در محدوده باریک‌تری از جریان‌های عملیاتی کار می‌کنند، که با دفع محدود هیدروژن از الکترود هیدرید فلز در نرخ‌های تخلیه بسیار بالا همراه است.
• باتری‌های Ni-MH محدوده دمای عملیاتی باریک‌تری دارند: اکثر آنها در دماهای کمتر از -10 درجه سانتیگراد و بالای 40 + درجه سانتیگراد غیرقابل کار هستند، اگرچه در برخی از سری‌های باتری، تنظیم دستور العمل محدودیت‌های دما را افزایش می‌دهد.
• در طول شارژ باتری های Ni-MH، گرمای بیشتری نسبت به شارژ باتری های Ni-Cd آزاد می شود، بنابراین، به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد باتری از باتری های Ni-MH در هنگام شارژ سریع و / یا شارژ بیش از حد قابل توجه، فیوزهای حرارتی یا رله های حرارتی در آنها نصب شده است که روی دیواره یکی از باتری ها در قسمت مرکزی باتری قرار دارد (این برای مجموعه های باتری صنعتی صدق می کند).
• باتری های Ni-MH تخلیه خود را افزایش می دهند، که با اجتناب ناپذیر بودن واکنش هیدروژن محلول در الکترولیت با الکترود اکسید نیکل مثبت تعیین می شود (اما، به لطف استفاده از آلیاژهای الکترود منفی خاص، این امکان وجود داشت که دستیابی به کاهش نرخ خود تخلیه به مقادیر نزدیک به باتری های Ni-Cd؛
• خطر داغ شدن بیش از حد در هنگام شارژ یکی از باتری های Ni-MH باتری و همچنین معکوس شدن باتری با ظرفیت کمتر در هنگام تخلیه باتری، با عدم تطابق پارامترهای باتری در نتیجه چرخه طولانی مدت افزایش می یابد. ایجاد باتری از بیش از 10 باتری توسط همه تولید کنندگان توصیه نمی شود.
• از دست دادن ظرفیت الکترود منفی که در یک باتری Ni-MH هنگام تخلیه زیر 0 ولت رخ می دهد، برگشت ناپذیر است، که الزامات سخت گیرانه تری را برای انتخاب باتری ها در باتری و کنترل فرآیند تخلیه نسبت به حالت پیش می آورد. با استفاده از باتری های Ni-Cd، به عنوان یک قاعده، در باتری های ولتاژ پایین تا 1 V/AC و در یک باتری 7-10 باتری تا 1.1 V/AC تخلیه می شود.

همانطور که قبلا ذکر شد، تخریب باتری های Ni-MH در درجه اول با کاهش ظرفیت جذب الکترود منفی در طول چرخه تعیین می شود. در چرخه شارژ-تخلیه، حجم شبکه کریستالی آلیاژ تغییر می کند که منجر به ایجاد ترک و خوردگی بعدی در واکنش با الکترولیت می شود. تشکیل محصولات خوردگی با جذب اکسیژن و هیدروژن اتفاق می افتد که در نتیجه مقدار کل الکترولیت کاهش می یابد و مقاومت داخلی باتری افزایش می یابد. لازم به ذکر است که ویژگی های باتری های Ni-MH به طور قابل توجهی به آلیاژ الکترود منفی و فناوری پردازش آلیاژ برای بهبود پایداری ترکیب و ساختار آن بستگی دارد. این امر تولید کنندگان باتری را مجبور می کند در انتخاب تامین کنندگان آلیاژ و مصرف کنندگان باتری در انتخاب سازنده دقت کنند.

بر اساس مطالب سایت های powerinfo.ru، "Chip and Dip"

مقدمه علیرغم استفاده گسترده از باتری های لیتیوم یونی در دستگاه های با اندازه کوچک - پخش کننده ها، تلفن های همراهموش‌های بی‌سیم گران قیمت - باتری‌های AA معمولی هنوز از موقعیت خود دست نمی‌کشند. آنها ارزان هستند، می توانید آنها را از هر کیوسکی خریداری کنید، در نهایت، با ساخت باتری های استاندارد، سازنده دستگاه می تواند مراقبت از تعویض آنها (یا در مورد باتری، شارژ) را به کاربر واگذار کند و در نتیجه صرفه جویی کند چند دلار بیشتر

باتری های AA در اکثر موس های بی سیم ارزان قیمت، تقریبا در همه کیبوردهای بی سیم، در کنترل از راه دور، در دوربین های ارزان قیمت و چراغ قوه های حرفه ای گران قیمت، در چراغ قوه ها و اسباب بازی های کودکان ... به طور کلی می توانید برای مدت طولانی لیست کنید.

و بیشتر و بیشتر این باتری ها با باتری های قابل شارژ، معمولا هیدرید نیکل فلزی، با ظرفیت پلاک 2500 تا 2700 میلی آمپر ساعت و ولتاژ کاری 1.2 ولت جایگزین می شوند. ابعاد و ولتاژ بسته باتری ها امکان نصب را فراهم می کند. آنها تقریباً در هر دستگاهی که در اصل برای باتری طراحی شده است، بدون مشکل هستند. مزیت واضح است: نه تنها یک باتری چندین صد چرخه شارژ را تحمل می کند، بلکه ظرفیت آن، با حداقل بار جدی، به نظر می رسد. به طور قابل توجهی بالاتر از باتری است. بنابراین، شما نه تنها در پول خود صرفه جویی خواهید کرد، بلکه یک دستگاه "بازی طولانی" تر نیز دریافت خواهید کرد.

در مقاله امروز، 16 باتری از سازندگان مختلف و با پارامترهای مختلف را بررسی کرده و در عمل آزمایش می کنیم تا تصمیم بگیریم کدام یک از آنها ارزش خرید دارند. به ویژه، باتری هایی با جریان تخلیه خود کاهش یافته که اخیراً در فروش ظاهر شده اند و می توانند ماه ها در حالت شارژ قرار بگیرند و در هر لحظه آماده استفاده باقی بمانند، بدون توجه نمی مانند.

به خوانندگان خود یادآوری می کنیم که دستگاه و ویژگی های اساسی انواع باتری ها و همچنین مسائل مربوط به انتخاب شارژر برای باتری های Ni-MH ما قبلاً شرح داده شده است.

روش آزمون

Ansmann Energy Digital (2700 میلی آمپر ساعت)

Ansmann Energy Digital (2850 mAh)

Ansmann Energy Max-E (2100 میلی آمپر ساعت)

Camelion High Energy NH-AA2600 (2500 میلی آمپر ساعت)

Duracell (2650 mAh)

انرجایزر (2650 میلی آمپر ساعت)

GP "2700 Series" 270AAHC (2600 mAh)

GP ReCyko+ 210AAHCB (2050 میلی آمپر ساعت)

NEXcell (2300 میلی آمپر ساعت)

NEXcell (2600 میلی آمپر ساعت)

فیلیپس مولتی لایف (2600 میلی آمپر ساعت)

فیلیپس مولتی لایف (2700 میلی آمپر ساعت)

Sanyo HR-3U (2700 میلی آمپر ساعت)

Varta Power Accu (2700 میلی آمپر ساعت)

Varta Professional (2700 mAh)

Varta Ready2Use (2100 میلی آمپر ساعت)

بارگذاری تست ها

خود تخلیه باتری در 1 هفته

نتیجه

ظرفیت واقعی باتری، همانطور که اندازه گیری های ما نشان داد، بیشتر به سازنده آنها بستگی دارد تا به اعداد روی برچسب - Sanyo (2650 میلی آمپر ساعت) و Varta (2700 میلی آمپر ساعت) با اطمینان از Ansmann (2850 میلی آمپر ساعت) پیشی گرفتند.
به دنبال ظرفیت گذرنامه بزرگ نباشید.باتری هایی با ظرفیت بالاتر اغلب جریان خود تخلیه بالاتری دارند، به این معنی که اگر از آنها نه بلافاصله پس از شارژ، بلکه برای چند روز استفاده کنید، باتری هایی با ظرفیت پلاک نام پایین تر ممکن است کارآمدتر باشند.
هنگام خرید به ابعاد باتری توجه کنید.سه مدل از مدل‌هایی که ما آزمایش کردیم - دو باتری فیلیپس و یک باتری Ansmann - اندازه کیس افزایش یافته‌اند، به همین دلیل است که در همه دستگاه‌ها کار نمی‌کنند.
از قبل تخمین بزنید که چقدر از باتری ها استفاده خواهید کرد.اگر قصد دارید حداقل یک بار در هفته آنها را شارژ کنید، باید به مدل هایی با ظرفیت پاسپورت حدود 2700 میلی آمپر ساعت توجه کنید. اگر باتری‌ها باید برای مدت طولانی (بیشتر از یک هفته) «فقط در مورد» شارژ شوند یا در دستگاه‌هایی با مصرف کم، به عنوان مثال، کنترل‌های از راه دور یا ساعت‌ها استفاده شوند، باید به مدل‌هایی با کاهش مصرف خودکار اولویت داده شود. جریان تخلیه، علیرغم ظرفیت کمتر پلاک آنها.

مطالب دیگر در مورد این موضوع

تست باتری AA
روش تست باتری

این راز نیست که در هر زمان می توانید خود را در چنین شرایطی بیابید که نیاز به شارژ مجدد باتری های "مرده" باشد. به عنوان مثال، باتری های Ni-MH به طور گسترده در زندگی روزمره و در تولید استفاده می شود - چگونه آنها را به درستی شارژ کنیم؟ البته می توانید از ساده ترین شارژری که با هر وسیله ای عرضه می شود استفاده کنید. لوازم خانگی. با این حال، قدرت آنها بسیار کم است، بنابراین چنین شارژی برای مدت زمان بسیار کوتاهی "نگه خواهد داشت". استفاده از انواع پیچیده تر شارژرها به اطمینان از اینکه باتری نه تنها "روشن" کار می کند کمک می کند قدرت کامل"، بلکه از تمام منابع ممکن استفاده کرد. همچنین باتری ها متفاوت هستند. نام آنها مستقیماً به ترکیبی که از آن ساخته شده اند بستگی دارد.

انواع رایج باتری های نیکل، شباهت ها و تفاوت های آنها

تعداد زیادی وجود دارد که شامل ترکیبات شیمیایی مختلف می شود. در مصارف خانگی استفاده از عناصر نیکل – فلز هیدرید، کادمیوم و نیکل – روی بهینه است. البته، هر باتری نیاز به مراقبت دارد، بنابراین همیشه باید قوانین کار و شارژ را رعایت کنید.

Ni-MH

باتری‌های هیدرید نیکل-فلز منابع جریان شیمیایی ثانویه با ظرفیت بسیار بالاتر از باتری‌های قبلی خود هستند - اما عمر مفید آنها کوتاه‌تر است. یکی از کاربردهای محبوب سلول های نیکل ساختن مدل است (به استثنای هوانوردی، به دلیل وزن بسیار زیاد باتری).

اولین توسعه این سلول ها در دهه 70 قرن بیستم با هدف بهبود باتری های Cd آغاز شد. پس از 10 سال، در اواخر دهه 80، اطمینان حاصل شد که ترکیبات شیمیایی مورد استفاده برای ایجاد باتری های Ni-MH پایدارتر می شوند. علاوه بر این، آنها نسبت به Ni-Cd نسبت به "اثر حافظه" بسیار کمتر مستعد هستند: اگر عنصر قبل از استفاده کاملاً تخلیه نشده باشد، آنها بلافاصله جریان شارژ باقی مانده در داخل را "به یاد نمی آورند". بنابراین، آنها اغلب نیازی به تخلیه کامل ندارند.

Ni-Cd

علیرغم این واقعیت که Ni-MH چندین مزیت آشکار نسبت به Ni-Cd دارد، شایان ذکر است که دومی محبوبیت خود را از دست نمی دهد. عمدتاً به این دلیل که در هنگام شارژ شدن به دلیل حفظ انرژی بیشتر در داخل سلول گرم نمی شوند. همانطور که می دانید انواع مختلفی از فرآیندهای شیمیایی بین مواد رخ می دهد.

اگر Ni-MH را شارژ کنید، واکنش ها گرمازا خواهند بود و اگر باتری های کادمیوم گرماگیر باشند، که بازده بالاتری را ارائه می دهد. بنابراین، سی دی را می توان با جریان بالاتری بدون ترس از گرم شدن بیش از حد شارژ کرد.

Ni-Zn

اخیراً توجه زیادی به بحث در اینترنت در مورد باتری ها شده است که شامل روی می شود. آنها به خوبی برای مصرف کنندگان شناخته شده نیستند، اما برای استفاده به عنوان باتری برای دوربین های دیجیتال ایده آل هستند.

ویژگی اصلی آنها ولتاژ و مقاومت بالا است که به همین دلیل حتی در پایان چرخه شارژ-دشارژ افت شدید ولتاژ مانند شارژ نیکل وجود ندارد. اگر باتری‌های هیدرید فلزی در دوربین وجود داشته باشد، حتی اگر باتری کاملاً تخلیه نشده باشد، خاموش می‌شود و Ni-Zn حتی در پایان دشارژ هم این را ندارد.

با توجه به ماهیت این باتری ها، ممکن است به یک شارژر جداگانه نیاز داشته باشند، یا می توان آنها را با هر شارژر هوشمند جهانی مانند ImaxB6 شارژ کرد. باتری‌های Ni-Zn برای استفاده در اسباب‌بازی‌های برقی کودکان و مانیتور فشار خون نیز عالی هستند.

شارژ سریع باتری های NiMH و سایر منابع برق

بهتر است باتری را با استفاده از مدل های پیچیده تر دستگاه های مربوطه شارژ کنید. الگوریتم های فعلی آنها دنباله پیچیده تری دارند. البته انجام این کار کمی پیچیده تر از قرار دادن باتری در شارژر اصلی موجود در بسته است. اما کیفیت شارژ هنگام استفاده از یک دستگاه "هوشمند" یک مرتبه بالاتر خواهد بود. پس چگونه شارژ می کنید باتری های Ni-MH؟

ابتدا جریان روشن می شود و ولتاژ در پایانه های باتری بررسی می شود (پارامترهای جریان 0.1 ظرفیت باتری یا C هستند). اگر ولتاژ بیش از 1.8 ولت باشد، به این معنی است که یا باتری از دست رفته یا باتری آسیب دیده است. در این حالت نمی توان فرآیند را شروع کرد. شما باید یا عنصر آسیب دیده را با یک عنصر کامل جایگزین کنید یا یک عنصر جدید را در دستگاه قرار دهید.

پس از بررسی ولتاژ، تخلیه اولیه باتری ارزیابی می شود. اگر U کمتر از 0.8 ولت باشد، نمی توانید بلافاصله به شارژ سریع ادامه دهید، و اگر U = 0.8 ولت یا بیشتر باشد، می توانید. این به اصطلاح "فاز پیش شارژ" است که برای آماده سازی سلول هایی که به شدت تخلیه می شوند استفاده می شود. مقدار فعلی در اینجا 0.1-0.3 C است و مدت زمان آن نیم ساعت است، نه کمتر. فوراً باید توجه داشت که در تمام مراحل کنترل مداوم دما مهم است . به خصوص وقتی صحبت از جریان و نحوه صحیح شارژ باتری Ni-MH می شود. چنین باتری هایی بسیار سریعتر گرم می شوند، به خصوص در پایان فرآیند. دمای آنها نباید بیش از 50 درجه سانتیگراد باشد.

شارژ سریع تنها در صورتی انجام می شود که بررسی های قبلی به درستی انجام شده باشد. چگونه باتری را به درستی شارژ کنیم؟ بنابراین، ولتاژ اولیه 0.8 ولت یا کمی بیشتر است. منبع تغذیه شروع می شود. به مدت 2-4 دقیقه به آرامی و با دقت انجام می شود - تا زمانی که به سطح مورد نظر برسد. سطح جریان بهینه برای Ni-MH و باتری های Ni-Cd - 0.5-1.0 C، اما گاهی اوقات توصیه می شود از 0.75 تجاوز نکنید.

برای جلوگیری از آسیب رساندن به باتری، تعیین لحظه ای که فاز سریع به موقع به پایان می رسد مهم است. مطمئن ترین روش در این مورد، روش dv است که هنگام شارژ باتری های نیکل کادمیوم و Ni-MH متفاوت استفاده می شود. برای Ni-Cd، ولتاژ بزرگتر می شود و تا پایان شارژ کاهش می یابد، بنابراین سیگنال تکمیل آن لحظه ای است که U به 30 میلی ولت کاهش می یابد.

از آنجایی که افت U سلول های باردار برای Ni-MH بسیار کمتر است، در این مورد از روش dv=0 استفاده می شود. یک دوره 10 دقیقه ای ثبت می شود که در طی آن U باتری ثابت می ماند - یعنی با یک آستانه نوسان ولتاژ که روی صفر تنظیم شده است.

در نتیجه، یک مرحله شارژ مجدد کوچک به دنبال دارد. جریان - در 0.1-0.3 C، مدت زمان - تا نیم ساعت. این برای اطمینان از شارژ کامل باتری و همچنین برای یکسان کردن پتانسیل شارژ در آن ضروری است.

یک نکته مهم (این در مورد شارژ باتری های Ni-Cd نیز صدق می کند): اگر بلافاصله پس از یک شارژ سریع انجام شود، قطعاً باید باتری را برای چند دقیقه خنک کنید: المنت گرم شده نمی تواند به درستی شارژ شود.

علاوه بر شارژ سریع، شارژ قطره ای نیز وجود دارد که توسط جریان های کوچک تولید می شود. برخی معتقدند که این کار باعث افزایش طول عمر باتری ها می شود، اما اینطور نیست. در واقع، شارژ قطره ای هیچ تفاوتی با اثر یک شارژر استاندارد بدون تنظیم "جدی" نشانگرهای جریان ندارد. هر باتری، اگر از آن استفاده نشود، دیر یا زود انرژی انباشته شده را از دست می دهد و بدون در نظر گرفتن مدت زمان و "شدت کار"، همچنان به یک فرآیند شارژ کامل نیاز دارد. چنین فرآیند شارژ برای بسیاری نیز جذاب است زیرا شاخص های فعلی در اینجا به دلیل کوچک بودن آنها قابل تعمیر نیستند. با این حال، تنها یک رویکرد جدی برای استفاده از شارژرهای "هوشمند" می تواند "عمر" باتری ها را افزایش دهد. و همچنین ذخیره سازی مناسب آنها با در نظر گرفتن ویژگی های نوع خاصی از باتری.

فاکتور دما و شرایط نگهداری

شارژرهای مدرن مجهز به سیستم ویژه ای برای "ارزیابی" شرایط محیطی از جمله عوامل دما هستند. چنین "شارژری" می تواند برای خود تعیین کند که تحت شرایط خاصی شارژ شود یا خیر. قبلاً ذکر شد که سطح کارایی داخل باتری دقیقاً در ابتدای فرآیند، زمانی که باتری‌های طرح هیدرید آنقدر گرم نمی‌شوند، بالاترین میزان را دارد. در پایان فرآیند شارژ یا نزدیکتر به آن، راندمان به شدت کاهش می یابد و تمام انرژی که به دلیل واکنش های شیمیایی گرمازا به گرما تبدیل می شود، در خارج آزاد می شود. مهم است که شارژ باتری Ni-MH را به موقع متوقف کنید. و در صورت امکان، آخرین شارژری را تهیه کنید که این فرآیند را به دقت کنترل می کند.

در حال حاضر تمامی شارژرها از جمله باتری های Cd با برقراری استانداردهای خنک کننده هوا با جریان تا 1 درجه سانتی گراد قابل شارژ هستند. دمای مطلوب اتاقی که در آن شارژ انجام می شود 20 درجه سانتی گراد است. شروع فرآیند در دمای کمتر از 5+ و بالای 50 درجه سانتی گراد توصیه نمی شود.

Ni-Cd از این نظر منحصر به فرد است که بر خلاف Ni-MH، تنها نوع سلولی است که اگر به طور کامل تخلیه شود، آسیب نمی بیند. برای خروجی جریان بهتر، توصیه می شود باتری های نیکل کادمیوم را بلافاصله قبل از استفاده شارژ کنید. همچنین، پس از ذخیره‌سازی طولانی‌مدت، آنها نیاز به "تجمیع" دارند: برای عملکرد بهینه باید باتری Ni-Cd را در یک روز کاملاً شارژ و تخلیه کنید.

سلول‌های هیدرید نیکل-فلز، بر خلاف نمونه‌های قبلی خود، به راحتی می‌توانند در هنگام تخلیه عمیق از کار بیفتند. بنابراین، شما باید آنها را فقط شارژ شده ذخیره کنید. ضمناً هر دو ماه یکبار ولتاژ باید چک شود. حداقل سطح آن باید همیشه 1 ولت باقی بماند و در صورت کاهش، شارژ مجدد ضروری است.

یک باتری جدید Ni-MH باید قبل از استفاده سه بار کاملاً شارژ و تخلیه شود، سپس بلافاصله به مدت 8-12 ساعت روی "پایه" قرار دهید. بعداً دیگر نیازی به نگه داشتن آن برای مدت طولانی در شارژ نخواهد بود - بلافاصله پس از نشان دادن نشانگر ویژه روی شارژر آن را بردارید.

اگرچه همه این باتری‌ها مدت‌هاست که با باتری‌های بزرگ‌تری جایگزین شده‌اند، اما اکنون به طور فعال از آنها استفاده می‌شود. آشناتر و بسیار ارزانتر است. علاوه بر این، باتری های لیتیومی در دماهای پایین بسیار بدتر عمل می کنند.

باتری های نیکل هیدرید فلز به تدریج در بازار گسترش می یابند و فناوری تولید آنها در حال بهبود است. بسیاری از تولید کنندگان به تدریج ویژگی های خود را بهبود می بخشند. به طور خاص، تعداد چرخه های شارژ-دشارژ افزایش می یابد و خود تخلیه باتری های Ni-MH کاهش می یابد. این نوع باتری برای جایگزینی باطری های Ni-Cd تولید شد و کم کم آنها را از بازار خارج می کنند. اما مواردی از استفاده وجود دارد که باتری های NiMH نمی توانند جایگزین باتری های کادمیوم شوند. به خصوص در جاهایی که جریان تخلیه بالا مورد نیاز است. هر دو نوع باتری نیاز دارند شارژ صالح. قبلاً در مورد شارژ باتری های نیکل کادمیوم صحبت کرده بودیم و اکنون نوبت شارژ باتری های Ni-MH است.

در فرآیند شارژ، یک باتری تحت یک سری واکنش های شیمیایی قرار می گیرد که بخشی از انرژی تامین شده به آن می رود. بقیه انرژی به گرما تبدیل می شود. کارایی فرآیند شارژ بخشی از انرژی تامین شده است که در "ذخیره" باتری باقی می ماند. مقدار کارایی ممکن است بسته به شرایط شارژ متفاوت باشد، اما هرگز 100 درصد نیست. لازم به ذکر است که راندمان هنگام شارژ باتری های Ni-Cd نسبت به هیدرید نیکل-فلز بیشتر است. فرآیند شارژ باتری‌های Ni-MH با انتشار گرما زیاد اتفاق می‌افتد که محدودیت‌ها و ویژگی‌های خود را تحمیل می‌کند. برای اطلاعات بیشتر، مقاله را در لینک ارائه شده مطالعه کنید.

سرعت شارژ بیشتر به مقدار جریان عرضه شده بستگی دارد. چه جریانی برای شارژ باتری های Ni-MH بر اساس نوع شارژ انتخاب شده تعیین می شود. در این حالت، جریان بر حسب کسری از ظرفیت (C) باتری های Ni-MH اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، با ظرفیت 1500 میلی آمپر ساعت، جریان 0.5 درجه سانتیگراد 750 میلی آمپر خواهد بود. بسته به میزان شارژ باتری های نیکل هیدرید فلز، سه نوع شارژ وجود دارد:

• قطره (جریان شارژ 0.1C)؛
• سریع (0.3C)؛
• شتاب (0.5-1C).

به طور کلی، فقط دو نوع شارژ وجود دارد: قطره ای و شتاب. سریع و شتاب عملاً یکسان هستند. آنها فقط در روش توقف فرآیند شارژ متفاوت هستند.

به طور کلی، هر گونه شارژ باتری های Ni-MH با جریان بیشتر از 0.1C سریع است و نیاز به نظارت بر برخی معیارهای پایان فرآیند دارد. شارژ قطره ای به این نیاز ندارد و می تواند به طور نامحدود ادامه یابد.

انواع شارژ باتری نیکل هیدرید فلزی

حال بیایید ویژگی های انواع مختلف شارژ را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

شارژ قطره ای باتری های Ni-MH

در اینجا قابل ذکر است که این نوع شارژ باعث افزایش طول عمر باتری های Ni-MH نمی شود. از آنجایی که شارژ قطره ای حتی پس از شارژ کامل خاموش نمی شود، جریان بسیار کم انتخاب می شود. این کار به گونه ای انجام می شود که باتری ها در طول شارژ طولانی مدت بیش از حد گرم نشوند. در مورد باتری های Ni-MH، مقدار فعلی حتی می تواند تا 0.05 درجه سانتیگراد کاهش یابد. برای نیکل کادمیوم، 0.1C مناسب است.

با شارژ قطره‌ای، حداکثر ولتاژ مشخصی وجود ندارد و تنها زمان می‌تواند به عنوان محدودیت این نوع شارژ عمل کند. برای تخمین زمان مورد نیاز، باید ظرفیت و شارژ اولیه باتری را بدانید. برای محاسبه دقیق تر زمان شارژ، باید باتری را تخلیه کنید. این تأثیر شارژ اولیه را از بین می برد. راندمان شارژ قطره ای باتری های Ni-MH در سطح 70 درصد است که نسبت به انواع دیگر کمتر است. بسیاری از تولید کنندگان باتری NiMH شارژ قطره ای را توصیه نمی کنند. اگرچه اخیراً اطلاعات بیشتری وجود دارد مبنی بر اینکه مدل های مدرن باتری های Ni-MH در فرآیند شارژ قطره ای تحلیل نمی روند.

شارژ سریع باتری های NiMH

سازندگان باتری های Ni-MH در توصیه های خود ویژگی هایی را برای شارژ با مقدار جریان در محدوده 0.75-1C ارائه می دهند. هنگام انتخاب جریان برای شارژ باتری های Ni-MH با این مقادیر هدایت شوید. جریان های شارژ بالاتر از این مقادیر توصیه نمی شود زیرا ممکن است باعث باز شدن شیر اطمینان برای کاهش فشار شود. شارژ سریع باتری های نیکل-فلز هیدرید در دمای 0-40 درجه سانتیگراد و ولتاژ 0.8-.8 ولت توصیه می شود.

راندمان فرآیند شارژ سریع بسیار بیشتر از شارژ قطره ای است. حدود 90 درصد است. با این حال، در پایان فرآیند، راندمان به شدت کاهش می یابد و انرژی به گرما تبدیل می شود. در داخل باتری، دما و فشار به شدت افزایش می یابد. یک دریچه اضطراری داشته باشید که با افزایش فشار باز شود. در این صورت، خواص باتری به طور جبران ناپذیری از بین می رود. بله، و خودم حرارتتأثیر مخربی بر ساختار الکترودهای باتری دارد. بنابراین، معیارهای روشنی مورد نیاز است که فرآیند شارژ متوقف شود.

الزامات شارژر (شارژر) باتری های Ni-MH در زیر ارائه می شود. در حال حاضر، توجه داریم که چنین شارژرهایی طبق الگوریتم خاصی شارژ می شوند. مراحل این الگوریتم در نمای کلیبه شرح زیر:

• تعیین وجود باتری؛
• صلاحیت باتری؛
• پیش شارژ؛
• انتقال به شارژ سریع؛
• شارژ سریع؛
• شارژ مجدد؛
• پشتیبانی از شارژ

بیایید این مراحل را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

در این مرحله جریان 0.1C اعمال می شود و تست ولتاژ در قطب ها انجام می شود. برای شروع فرآیند شارژ، ولتاژ نباید بیش از 1.8 ولت باشد. در غیر این صورت، روند شروع نمی شود.

شایان ذکر است که بررسی وجود باتری در مراحل دیگر انجام می شود. این در صورتی که باتری از شارژر خارج شود ضروری است.

اگر منطق حافظه تعیین کند که مقدار ولتاژ بیشتر از 1.8 ولت است، این به عنوان عدم وجود باتری یا آسیب آن درک می شود.

صلاحیت باتری

در اینجا، تخمین تقریبی شارژ باتری تعیین می شود. اگر ولتاژ کمتر از 0.8 ولت باشد، نمی توان شارژ سریع باتری را شروع کرد. در این حالت شارژر حالت پیش شارژ را روشن می کند. در استفاده معمولی، باتری های Ni-MH به ندرت زیر 1 ولت تخلیه می شوند. بنابراین، پیش شارژ تنها در صورت تخلیه عمیق و پس از ذخیره طولانی مدت باتری ها فعال می شود.

پیش شارژ

همانطور که در بالا ذکر شد، پیش شارژ زمانی فعال می شود که باتری های Ni-MH عمیقاً دشارژ شوند. جریان در این مرحله 0.1-0.3 درجه سانتیگراد تنظیم شده است. این مرحله از نظر زمانی محدود است و چیزی حدود 30 دقیقه است. اگر در این مدت باتری ولتاژ 0.8 ولت را بازگرداند، شارژ قطع می شود. در این حالت به احتمال زیاد باتری آسیب دیده است.

انتقال به شارژ سریع

در این مرحله جریان شارژ به تدریج افزایش می یابد. افزایش جریان به آرامی در عرض 2-5 دقیقه اتفاق می افتد. در این حالت نیز مانند سایر مراحل، دما کنترل می شود و شارژ در مقادیر بحرانی خاموش می شود.

جریان شارژ در این مرحله در محدوده 0.5-1C است. مهمترین چیز در مرحله شارژ سریع، خاموش شدن به موقع جریان است. برای انجام این کار، هنگام شارژ باتری های Ni-MH، از کنترل بر اساس چندین معیار مختلف استفاده می شود.

برای کسانی که اطلاعی ندارند در هنگام شارژ از روش کنترل مثلث ولتاژ استفاده می شود. در فرآیند شارژ، دائماً رشد می کند و در پایان فرآیند شروع به سقوط می کند. به طور معمول، پایان شارژ با افت ولتاژ 30 میلی ولت تعیین می شود. اما این روش کنترل با باتری های NiMH خیلی خوب کار نمی کند. در این مورد، افت ولتاژ به اندازه مورد Ni-Cd مشخص نیست. بنابراین، برای شروع یک سفر، باید حساسیت را افزایش دهید. و با افزایش حساسیت، احتمال آلارم کاذب ناشی از نویز باتری افزایش می یابد. علاوه بر این، هنگام شارژ چندین باتری، عملیات در زمان های مختلف انجام می شود و کل فرآیند لکه دار می شود.

اما همچنان توقف شارژ به دلیل افت ولتاژ اصلی ترین مورد است. هنگام شارژ با جریان 1C، افت ولتاژ برای خاموش شدن 2.5-12 میلی ولت است. گاهی اوقات تولید کنندگان تشخیص را نه با یک افت، بلکه با عدم تغییر ولتاژ در پایان شارژ تنظیم می کنند.

در همان زمان، در طول 5-10 دقیقه اول شارژ، کنترل مثلث ولتاژ خاموش می شود. این به دلیل این واقعیت است که هنگام شروع شارژ سریع، ولتاژ باتری می تواند در نتیجه فرآیند نوسان بسیار متفاوت باشد. بنابراین، در مرحله اولیهکنترل برای جلوگیری از هشدارهای اشتباه غیرفعال است.

با توجه به قابلیت اطمینان نه چندان زیاد شارژ کردن توسط ولتاژ مثلث، کنترل نیز بر اساس معیارهای دیگر استفاده می شود.

در پایان فرآیند شارژ باتری Ni-MH، دمای آن شروع به افزایش می کند. با توجه به این پارامتر، شارژ خاموش می شود. برای حذف مقدار دمای سیستم عامل، نظارت نه با مقدار مطلق، بلکه توسط دلتا انجام می شود. معمولاً افزایش دما بیش از 1 درجه در دقیقه ملاک قطع شارژ در نظر گرفته می شود. اما این روش ممکن است در جریان های شارژ کمتر از 0.5 درجه سانتیگراد، زمانی که دما نسبتاً آهسته افزایش می یابد، کار نکند. و در این صورت امکان شارژ مجدد باتری Ni-MH وجود دارد.

همچنین روشی برای کنترل فرآیند شارژ با تجزیه و تحلیل مشتق ولتاژ وجود دارد. در این حالت، این مثلث ولتاژ نیست که نظارت می شود، بلکه نرخ حداکثر رشد آن است. این روش به شما امکان می دهد تا شارژ سریع را کمی زودتر از اتمام شارژ متوقف کنید. اما چنین کنترلی با تعدادی از مشکلات به ویژه اندازه گیری دقیق ولتاژ همراه است.

برخی از شارژرهای باتری های Ni-MH از جریان مستقیم برای شارژ استفاده نمی کنند، بلکه از جریان پالسی استفاده می کنند. با مدت زمان 1 ثانیه در فواصل 20-30 میلی ثانیه سرو می شود. به عنوان مزایای چنین شارژی، کارشناسان توزیع یکنواخت تر را می نامند مواد فعالبا حجم باتری و کاهش تشکیل کریستال های بزرگ. علاوه بر این، اندازه گیری دقیق ولتاژ در فواصل بین برنامه های فعلی گزارش می شود. به عنوان بسط این روش، شارژ رفلکس پیشنهاد شده است. در این حالت، هنگامی که جریان پالسی اعمال می شود، شارژ (1 ثانیه) و تخلیه (5 ثانیه) متناوب می شوند. جریان تخلیه 1-2.5 برابر کمتر از شارژ است. به عنوان مزیت، می توان دمای پایین تر در هنگام شارژ و از بین بردن تشکیلات کریستالی بزرگ را مشخص کرد.

هنگام شارژ باتری های هیدرید نیکل فلز، کنترل پایان فرآیند شارژ با پارامترهای مختلف بسیار مهم است. باید راه هایی برای لغو شارژ وجود داشته باشد. برای این کار می توان از مقدار مطلق دما استفاده کرد. اغلب این مقدار 45-50 درجه سانتیگراد است. در این حالت باید شارژ قطع شده و پس از خنک شدن مجدداً از سر گرفته شود. توانایی پذیرش شارژ در باتری های Ni-MH در این دما کاهش می یابد.

تعیین محدودیت زمانی شارژ بسیار مهم است. می توان آن را با ظرفیت باتری، مقدار جریان شارژ و کارایی فرآیند تخمین زد. محدودیت در زمان تخمینی به اضافه 5-10 درصد تعیین می شود. در این حالت اگر هیچ یک از روش های کنترل قبلی جواب نداد، شارژ در زمان تنظیم شده خاموش می شود.

مرحله شارژ

در این مرحله جریان شارژ روی 0.1-0.3C تنظیم می شود. مدت زمان حدود 30 دقیقه شارژ مجدد طولانی تر توصیه نمی شود زیرا عمر باتری را کوتاه می کند. مرحله شارژ مجدد به یکسان شدن شارژ سلول های باتری کمک می کند. بهتر است پس از شارژ سریع، باتری ها تا دمای اتاق خنک شوند و سپس شارژ مجدد شروع شود. سپس باتری ظرفیت کامل خود را بازیابی می کند.

شارژرهای باتری های Ni-Cd اغلب پس از اتمام فرآیند شارژ، باتری ها را در حالت شارژ قطره ای قرار می دهند. برای باتری های Ni-MH، این تنها زمانی مفید خواهد بود که جریان بسیار کمی (حدود 0.005 درجه سانتیگراد) تامین شود. این برای جبران خود تخلیه باتری کافی خواهد بود.

در حالت ایده آل، شارژ باید عملکرد روشن کردن شارژ تعمیر و نگهداری را زمانی که ولتاژ باتری کاهش می یابد، داشته باشد. شارژ پشتیبان تنها زمانی معنا پیدا می کند که زمان کافی بین شارژ باتری ها و استفاده از آنها بگذرد.

شارژ فوق العاده سریع باتری های Ni-MH

و قابل ذکر است شارژ فوق سریع باتری. مشخص است که وقتی یک باتری نیکل-فلز هیدرید با 70 درصد ظرفیت خود شارژ می شود، بازده شارژ نزدیک به 100 درصد دارد. بنابراین، در این مرحله افزایش جریان برای عبور شتاب آن منطقی است. جریان در چنین مواردی به 10 درجه سانتیگراد محدود می شود. مشکل اصلی در اینجا تعیین آن 70 درصد شارژ است که در آن جریان باید به یک شارژ سریع معمولی کاهش یابد. این به شدت به میزان تخلیه ای که شارژ باتری از آن شروع شد بستگی دارد. جریان زیاد می تواند به راحتی منجر به گرم شدن بیش از حد باتری و تخریب ساختار الکترودهای آن شود. بنابراین استفاده از شارژ فوق سریع تنها در صورت داشتن مهارت و تجربه مناسب توصیه می شود.

الزامات عمومی برای شارژرهای باتری نیکل هیدرید فلز

در چارچوب این مقاله توصیه نمی شود که مدل های جداگانه برای شارژ باتری های Ni-MH را جدا کنید. کافی است توجه داشته باشید که اینها می توانند شارژرهایی با فوکوس باریک برای شارژ باتری های نیکل هیدرید فلز باشند. آنها یک الگوریتم شارژ سیمی (یا چندین) دارند و دائماً روی آن کار می کنند. و دستگاه های جهانی وجود دارند که به شما امکان می دهند پارامترهای شارژ را به خوبی تنظیم کنید. مثلا، . از چنین دستگاه هایی می توان برای شارژ باتری های مختلف استفاده کرد. از جمله، و برای، اگر آداپتور برق با توان مناسب وجود دارد.

لازم به ذکر است که یک شارژر باتری های Ni-MH چه ویژگی ها و عملکردی باید داشته باشد. دستگاه باید بتواند جریان شارژ یا آن را تنظیم کند نصب اتوماتیکبسته به نوع باتری ها چرا مهم است؟

اکنون مدل‌های زیادی از باتری‌های هیدرید نیکل فلزی وجود دارد و بسیاری از باتری‌های با همان فاکتور ممکن است از نظر ظرفیت متفاوت باشند. بر این اساس، جریان شارژ باید متفاوت باشد. اگر با جریانی بالاتر از حد معمول شارژ کنید، گرمایش وجود خواهد داشت. اگر کمتر از حد معمول باشد، فرآیند شارژ بیش از حد انتظار طول می کشد. در بیشتر موارد، جریان روی شارژرها به شکل "پیش تنظیم" برای باتری های معمولی ساخته می شود. به طور کلی، هنگام شارژ، سازندگان باتری های Ni-MH بدون توجه به ظرفیت، تنظیم جریان بیش از 1.3-1.5 آمپر را برای نوع AA توصیه نمی کنند. اگر به دلایلی نیاز به افزایش این مقدار دارید، باید مراقب خنک شدن اجباری باتری ها باشید.

مشکل دیگر مربوط به قطع شدن برق شارژر در طول فرآیند شارژ است. در این حالت با روشن شدن برق، از مرحله تشخیص باتری دوباره شروع به کار می کند. لحظه ای که شارژ سریع به پایان می رسد توسط زمان تعیین نمی شود، بلکه توسط تعدادی معیار دیگر تعیین می شود. بنابراین، اگر گذشت، پس از روشن شدن از آن صرفنظر می شود. اما مرحله شارژ مجدد اگر قبلا بوده باشد دوباره انجام می شود. در نتیجه باتری شارژ بیش از حد ناخواسته و گرمای بیش از حد دریافت می کند. از دیگر الزامات شارژرهای باتری Ni-MH، تخلیه کم هنگام خاموش شدن شارژر است. جریان تخلیه در یک شارژر بدون برق نباید از 1 میلی آمپر تجاوز کند.

شایان ذکر است وجود یک عملکرد مهم دیگر در شارژر. باید منابع جریان اولیه را بشناسد. به عبارت ساده، باتری های منگنز روی و قلیایی.

هنگام نصب و شارژ چنین باتری هایی در شارژر، ممکن است به خوبی منفجر شوند، زیرا دریچه اضطراری برای کاهش فشار ندارند. شارژر باید بتواند چنین منابع جریان اولیه را تشخیص دهد و شروع به شارژ نکند.

اگرچه در اینجا شایان ذکر است که تعریف باتری ها و منابع جریان اولیه دارای تعدادی مشکل است. بنابراین، سازندگان حافظه همیشه مدل های خود را به عملکردهای مشابه مجهز نمی کنند.

چند نکته برای کار با باتری‌های نیکل متال هیدرید

همانطور که می دانید، قوانین اساسی برای کارکرد باتری های Ni-MH جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و شارژ بیش از حد است. در زیر نکات اضافی برای استفاده از باتری های NiMH برای کمک به افزایش عمر آنها آورده شده است:

• اگر باتری های Ni-MH را برای مدت طولانی رها کنید، شارژ در آنها باید 30-50 درصد از ظرفیت اسمی باشد.
• باتری‌های نیکل-فلز هیدرید نسبت به باتری‌های نیکل-کادمیم به شارژ بیش از حد و گرما حساس‌تر هستند. این چیزها بر عمر آنها و جریان خروجی باتری ها تأثیر منفی می گذارد. لطفاً توجه داشته باشید که می توان از شارژر باتری Ni-MH برای شارژ Ni-Cd استفاده کرد، اما نه برعکس.;
• هیدرید نیکل فلز می تواند، اما لازم نیست که در معرض چرخه های آموزشی قرار گیرد. یک شارژر با کیفیت بالا در چندین بار به باتری اجازه می دهد تا ظرفیت از دست رفته در حین ذخیره سازی در انبار و حمل و نقل را بدست آورد. برای محصولات تولید کنندگان مختلف، تعداد چرخه های یک مجموعه ظروف متفاوت است. برای برخی از باتری ها، 3-4 چرخه کافی است، در حالی که برای برخی دیگر، حتی پنجاه چرخه ممکن است کافی نباشد.
• پس از پایان چرخه شارژ یا دشارژ، اجازه دهید باتری خنک شود. شارژ در دمای کمتر از 5 و بالاتر از 50 درجه سانتیگراد نباید انجام شود. این باعث کوتاه شدن عمر باتری های Ni-MH می شود.
• از تخلیه باتری Ni-MH زیر 0.9 ولت خودداری کنید. در چنین مواردی، بسیاری از شارژرهای ارزان قیمت به سادگی قادر به شارژ شدن نخواهند بود. هنگامی که شارژ نمی تواند چنین باتری تخلیه شده ای را تشخیص دهد، می توانید باتری را به یک منبع برق خارجی (جریان 90-160 میلی آمپر) وصل کنید و ولتاژ را به 0.9 ولت برسانید.
• هنگام استفاده از همان باتری سلول ها در حالت شارژ مجدد، توصیه می شود باتری را تا 0.9 ولت تخلیه کنید و سپس آن را به طور کامل در شارژر شارژ کنید. این فرآیند با شارژ مجدد باتری های Ni-MH هر ده بار یک بار تکرار می شود.

نیاز به اطلاعات در مورد؟ سپس مقاله را در لینک بخوانید.

پارامترهای شارژ رایج ترین باتری های Ni-MH

در نتیجه، ما پارامترهایی را برای شارژ رایج ترین انواع باتری های نیکل-فلز هیدرید ارائه می دهیم. مشخصات بر اساس باتری های کاملا دشارژ شده است. آنها در جدول زیر خلاصه شده اند.