РазноеРазница nimh nicd – Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы. Что нужно знать о Ni-MH аккумуляторах Ni cd аккумуляторной

Разница nimh nicd – Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы. Что нужно знать о Ni-MH аккумуляторах Ni cd аккумуляторной

Содержание

Никель металл гидрид. Отличия между Ni-Cd и Ni-Mh аккмуляторами

Ni─MH аккумуляторы рекламируются производителями, как батареи с большой энергоёмкостью, устойчивые к холоду, и лишённые недостатков кадмиевых. Действительно, этот тип батарей не имеет в своём составе такого вредного вещества, как кадмий. Производство и переработка Ni─MH аккумуляторов не имеют тех сложностей, что для Ni─Cd. Но некоторые недостатки кадмиевых батарей у них остались. К примеру, сохранился «эффект памяти». Да и вообще, Ni─MH очень чувствительны к режимам зарядки и разрядки. Для заряда никель─металлогидридных аккумуляторов требуются продвинутые устройства. Кроме того, чтобы продлить срок службы таких элементов, нужно их периодически восстанавливать. Поговорим о том, как это можно сделать.

Несмотря на преимущества никель─металлогидридных аккумуляторов перед никель─кадмиевыми, у них имеется ряд недостатков. И их нужно учитывать при эксплуатации.



Для начала нужно отметить, что дороже Ni─Cd. Правда, технологии не стоят на месте и цена этих типов батарей постепенно сравнивается. Речь в этом случае ведётся об аккумуляторах распространённого форм-фактора АА («пальчиковые») и ААА («мизинчиковые»). У «эффект памяти» выражен больше, но, тем не менее, никель─металлогидридные батареи то же сталкиваются с этой проблемой.

Никель─металлогидридные аккумуляторные батареи имеют меньшее количество циклов заряд-разряд. Первые ухудшения их эксплуатационных характеристик наблюдаются уже после 200─300 циклов заряд-разряд. Этот тип аккумуляторов имеет больший саморазряд по сравнению с Ni─Cd батарейками (примерно в 1,5 раза).

Стоит отметить и ещё один момент. Никель─металлогидридные батарейки могут отдавать большой ток, но не рекомендуется при разряде устанавливать значения, больше 0,5*С. Это приводит к значительному сокращению числа циклов заряд-разряд и уменьшению срока службы. Пока там, где требуются высокие разрядные токи, по-прежнему используются Ni─Cd аккумуляторы.

Не забывайте о том, что зарядное устройство для Ni─MH аккумуляторов будет без проблем работать с никель─кадмиевыми, но не наоборот.

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов бывает капельная и быстрая. Капельная зарядка не рекомендуется производителями из-за того, что при ней возникает сложность с определением прекращения подачи тока на аккумулятор. В результате может идти сильный перезаряд и деградация аккумуляторов. Как правило, заряд Ni─MH аккумуляторов выполняется при помощи быстрого или ускоренного варианта зарядки. При этом КПД зарядки выше, чем при капельной. Ток заряда в этом случае ставится 0,5─1С.


Из-за «эффект памяти» никель─металлогидридные элементы могут терять значительную часть своей ёмкости. Он проявляется меньше, чем в никель─кадмиевых, но все равно присутствует. Эффект памяти проявляется при многократных циклах неполного разряда и последующего заряда. В результате такой эксплуатации аккумулятор «запоминает» всё меньшую нижнюю границу разряда, из-за чего уменьшается ёмкость. Часть активной массы аккумуляторной батареи выпадает из процесса.


Для устранения этого эффекта рекомендуется регулярно проводить восстановление или тренировку аккумуляторов. Для этого зарядным устройством или лампочкой проводится разрядка батареи до 0,8─1 вольта, а затем полный процесс зарядки. Если аккумулятор не проходил восстановление длительное время, то рекомендуется сделать несколько таких циклов. Рекомендуемая периодичность такой тренировки – раз в месяц.

Производители Ni─MH аккумуляторов заявляют, что «эффект памяти» отнимает около 5 процентов ёмкости. Восстановление такого количества ёмкости в результате тренировки вполне реально. В принципе, это можно измерить, разрядив полностью заряженный аккумулятор. Для этого нужно будет засечь время разрядки и умножить его на ток разряда. Это и будет ёмкость, которую нужно сравнить с номиналом. Некоторые устройства, например, проводят измерения в автоматическом режиме.

Важным моментом при восстановлении Ni─MH аккумуляторов является наличие у зарядного устройства функции разряда батареи с контролем по минимальному напряжению. Это нужно для того, чтобы не допустить глубокого разряда аккумулятора при восстановлении (ниже 0,8─1 вольта). Это незаменимо для тех случаев, когда вам неизвестна начальная степень заряда батарейки, и прикинуть примерное время разряда не представляется возможным.

Когда вы не знаете степень заряженности аккумуляторной батареи, разряжать лампочкой или другим сопротивлением его нужно под постоянным контролем напряжения. Иначе такое восстановление аккумуляторной батареи кончится её глубоким разрядом. Если вы делаете восстановление целой батареи, последовательно соединённых элементов, то сначала лучше провести их полную зарядку для выравнивания степени заряженности.

Вообще, по восстановлению никель─металлогидридных аккумуляторных батарей нужно отметить следующий момент. Если батарейка уже отработала несколько лет, то подобное восстановление полным разрядом и зарядом может оказаться бесполезным. Такое восстановление полезно в качестве периодической профилактики в процессе эксплуатации батареи. Дело в том, что в процессе эксплуатации Ni─MH аккумуляторов параллельно с возникновением «эффекта памяти» происходит изменение состава и объёма электролита. Для никель─кадмиевых батарей есть примеры восстановления с помощью доливки в элеме

NiMH и NiCd 2020

NiMH против NiCd

NiCd (никель-кадмиевые) батареи когда-то были лучшим вариантом при поиске аккумуляторных батарей. Они лучше свинцово-кислотных батарей и поставляются в стандартных размерах для большинства гаджетов. В настоящее время NiMH (никель-металлгидридные) батареи медленно заменяют NiCd-батареи во многих приложениях по ряду причин. Наибольшая и самая значительная разница между NiCd и NiMH аккумуляторами — это емкость. Типичная NiMH-батарея может иметь емкость, которая в два-три раза выше, чем у типичной NiCd-батареи. Большая емкость означает более длительные интервалы перед зарядкой или меньшими запасными частями, необходимыми для тех, кому нужна большая мощность.

Хотя NiMH аккумуляторы имеют более высокую емкость, чем NiCd-батареи, они не будут длиться так долго, когда используются в приложениях с низким током, например, в пультах и ​​часах. Это связано с тем, что максимальная скорость саморазряда NiMH составляет примерно 30% в месяц до 20% NiCd. Частота саморазряда — это скорость, с которой батарея теряет свою мощность без нагрузки. Указанные выше приложения потребляют намного меньше, чем скорость саморазряда. Таким образом, электропитание устройства значительно меньше, чем скорость разряда батареи.

Другим серьезным недостатком NiCd-батарей является эффект памяти, от которого он страдает. Эффект памяти возникает, когда батарея полностью разряжена перед зарядкой. Это заставляет батарею казаться, что она потеряла часть своей номинальной емкости. Это может быть исправлено несколькими циклами зарядки / разрядки. С другой стороны, NiMH аккумуляторы не страдают от проблемы. Вы можете пополнить его в любое время. Это очень удобно при подготовке к поездкам, поскольку вы можете просто подключить батареи к зарядному устройству, не беспокоясь, если они полностью разряжены.

Последним серьезным недостатком NiCd-батарей является его содержание; Кадмий в частности. Кадмий — тяжелый металл, который оказывает токсическое воздействие на высшие организмы. Люди, которые принимают слишком много кадмия, могут подвергаться различным заболеваниям, что может даже привести к смерти. Проблема возникает, когда батарея выходит из строя из-за перезарядки или по любой другой причине, и если батарея не утилизируется должным образом. Хотя NiMH-батареи также содержат тяжелые металлы, недостаток кадмия в его составе делает его значительно менее опасным, чем NiCd-батареи.

Резюме:

1.NiMH имеет большую емкость, чем NiCd 2.NiMH имеет более высокую скорость саморазряда, чем NiCd 3.NiCd страдает от эффекта памяти, в то время как NiMH не 4.NiCd содержит токсичные материалы, в то время как NiMH не

Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы. Что нужно знать о Ni-MH аккумуляторах Ni cd аккумуляторной

Данная статья про Никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы уже давно является классикой на просторах российского интернета. Рекомендую ознакомиться …

Никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы по своей конструкции являются аналогами никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов, а по электрохимическим процессам — никель-водородных аккумуляторов. Удельная энергия Ni-MH аккумулятора существенно выше удельной энергии Ni-Cd и водородных аккумуляторов (Ni-h3)

ВИДЕО: Аккумуляторы никель-металлгидридные (NiMH)

Сравнительные характеристики аккумуляторов

Параметры Ni-Cd Ni-h3 Ni-MH
Номинальное напряжение, V
1.2
1.2 1.2
Удельная энергия: Втч/кг | Втч/л 20-40
60-120
40-55
60-80
50-80
100-270
Срок службы: годы | циклы 1-5
500-1000
2-7
2000-3000
1-5
500-2000
Саморазряд, % 20-30
(за 28 сут.)
20-30
(за 1 сут.)
20-40
(за 28 сут.)
Рабочая температура, °С -50 — +60 -20 — +30 -40 — +60

***Большой разброс некоторых параметров в таблице вызван различным назначением (конструкциями) аккумуляторов. Кроме того, в таблице не учитываются данные по современным аккумуляторам с низким саморазрядом

История Ni-MH аккумулятора

Разработка никель-металл-гидридных (Ni-MH) аккумуляторных батарей началась в 50-70-х гг прошлого века. В результате был создан новый способ сохранения водорода в никель-водородных батареях, которые использовались в космических аппаратах. В новом элементе водород накапливался в сплавах определенных металлов. Сплавы, абсорбирующие водород в объеме в 1000 раз больше их собственного объема, были найдены в 1960-х годах. Эти сплавы состоят из двух или нескольких металлов, один из которых абсорбирует водород, а другой является катализатором, способствующим диффузии атомов водорода в решетку металла. Количество возможных комбинаций применяемых металлов практически не ограничено, что дает возможность оптимизировать свойства сплава. Для создания Ni-MH аккумуляторов потребовалось создание сплавов, работоспособных при малом давлении водорода и комнатной температуре. В настоящее время работа по созданию новых сплавов и технологий их обработки продолжается во всем мире. Сплавы никеля с металлами редкоземельной группы могут обеспечить до 2000 циклов заряда-разряда аккумулятора при понижении емкости отрицательного электрода не более чем на 30 %. Первый Ni-MH аккумулятор, в котором в качестве основного активного материала металлгидридного электрода применялся сплав LaNi5, был запатентован Биллом в 1975 г. В ранних экспериментах с металлгидридными сплавами, никель-металлгидридные аккумуляторы работали нестабильно, и требуемой емкости батарей достичь не получалось. Поэтому промышленное использование Ni-MH аккумуляторов началось только в середине 80-х годов после создания сплава La-Ni-Co, позволяющего электрохимически обратимо абсорбировать водород на протяжении более 100 циклов. С тех пор конструкция Ni-MH аккумуляторных батарей непрерывно совершенствовалась в сторону увеличения их энергетической плотности. Замена отрицательного электрода позволила повысить в 1,3-2 раза закладку активных масс положительного электрода, который и определяет емкость аккумулятора. Поэтому Ni-MH аккумуляторы имеют по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами значительно более высокими удельными энергетическими характеристиками. Успех распространению никель-металлгидридных аккумуляторных батарей обеспечили, высокая энергетическая плотность и нетоксичностъ материалов, используемых при их производстве.

Основные процессы Ni-MH аккумуляторов

В Ni-MH аккумуляторах в качестве положительного электрода используется оксидно-никелевый электрод, как и в никель-кадмиевом аккумуляторе, а электрод из сплава никеля с редкоземельными металлами, поглощающий водород, используется вместо отрицательного кадмиевого электрода. На положительном оксидно-никелевом электроде Ni-MH аккумулятора протекает реакция:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e — (заряд) NiOOH + H 2 O + e — → Ni(OH) 2 + OH — (разряд)

На отрицательном электроде металл с абсорбированным водородом превращается в металлгидрид:

M + H 2 O + e — → MH + OH- (заряд) MH + OH — → M + H 2 O + e — (разр

О герметичных щелочных Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторах | RUQRZ.COM


Приводимые далее сведения представляют попытку как-то систематизировать накопленный опыт эксплуатации герметичных щелочных элементов и аккумуляторных батарей Ni-Cd и Ni-Mh типов. Эти данные вовсе не претендуют на абсолютную полноту и 100% корректность. Возможно, кто-то сможет их перепроверить и уточнить.

В настоящее время основным источником питания автономных устройств являются никель-металлогидридные (Ni-Mh) аккумуляторы герметичного типа. Конструктивно Ni-Mh аккумуляторы отличаются от считающихся устаревшими никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов конструкцией отрицательного электрода.

В Ni-Mh аккумуляторах этот электрод состоит из губчатого металла с развитой поверхностью, абсорбирующей образующиеся при электролизе положительно заряженные ионы водорода. Прообразом Ni-Mh аккумуляторов можно считать изобретённый в 50-х годах прошлого столетия «газовый» аккумулятор Преснякова.

В Ni-Cd аккумуляторах ионы водорода связываются химически. С эксплуатационной точки зрения Ni-Mh аккумуляторы отличаются от Ni-Cd в положительную сторону повышенной удельной ёмкостью (на единицу веса или объёма) и в отрицательную сторону — заметным саморазрядом, что, впрочем, компенсируется их высокой ёмкостью. С другой стороны, Ni-Mh аккумуляторам совершенно не свойственен эффект «памяти», осложняющий эксплуатацию аккумуляторов Ni-Cd типа.

Суть последнего эффекта сводится к потере реальной ёмкости Ni-Cd аккумуляторов при их неполном заряде или разряде. Иными словами, на отдачу Ni-Cd аккумулятора сказывается предыстория как их заряда, так и их разряда. Ni- Cd аккумулятор как бы «запоминает» значение ёмкости, отданной на предыдущем цикле заряда, и это становится его текущей ёмкостью.

Такая текущая ёмкость может только уменьшаться, что считается необратимым процессом. Правда, последние исследования показали, что при специальной схеме заряда/разряда ёмкость Ni-Cd аккумуляторов может быть восстановлена до начального и, что интереснее, даже большего уровня.

Суть такого восстановительного цикла для Ni-Cd аккумуляторов состоит в их заряде до напряжения 1,23… 1,3 В и затем быстрым, примерно, 1/2-1 часовом разряде до напряжения 0,8.1 В с последующим медленным разрядом до напряжения 0…0,5 В в течение 20…100 часов.

Затем таким способом разряженный аккумулятор подвергается ускоренной 1/2…2 часовой зарядке до напряжения 1,1…1,2 В и медленной дозарядке в течение 2…10 часов до напряжения 1,25…1,3 В. Все приведённые значения являются ориентировочными и определяются номинальной ёмкостью Ni-Cd аккумулятора и степенью потери им ёмкости.

Если восстановительный цикл не даёт приращения реальной ёмкости, аккумулятор непригоден для дальнейшей эксплуатации и подлежит замене. При положительном результате цикл заряда/разряда повторяют, пока не прекратится нарастание ёмкости. Если достигнутая при этом ёмкость всё же оказывается недостаточной, аккумулятор опять таки придётся заменить.

Процесс восстановления достаточно капризный и не отличается стабильностью. Тем не менее, лет 15…20 назад было создано специальное зарядное устройство для восстановления Ni-Cd аккумуляторов. Упоминание об этом устройстве, как ни странно, удалось найти только в книге В. Жельникова «Криптография от папируса до компьютера» (- М.: ABF, 1996).

Из других источников известно, что самый надёжный способ определения степени заряда аккумуляторов, и притом любого типа (!?), состоит в измерении их внутреннего сопротивления на переменном токе специальной формы. Хотя, правильнее, надо полагать, измерять надо не сопротивление а степень гармонических искажений тока под воздействием подводимого фиксированного напряжения (скажем, 0,2…0,5 В амплитудного значения) синусоидальной формы.

Ni-Mh в этом смысле проще в эксплуатации и по данным производителей выдерживают большее число циклов заряд/разряда.

Щелочной элемент с напряжением 1 В под нагрузкой (в амперах равной 1/10 полной ёмкости) считается полностью разряженным.

ЭДС полностью заряженного элемента Ni-Cd и Ni-Mh типов несколько различается. Для Ni-Cd элемента нормальным считается 1,2…1,25 В без нагрузки, в то время как для Ni-Mh элемента эта величина несколько выше — 1,25…1,35 В.

Нормальное время заряда Ni-Cd аккумуляторов около 10.12 часов, в то время, как Ni-Mh допускают ускоренную от 1/2 до 2.3 часов зарядку без каких-либо последствий. Правда, аномально быстрый ускоренный заряд (1/2…1.5 часа) допускают Ni-Mh аккумуляторы только отдельных производителей. Величина сообщаемого аккумулятору заряда примерно на 20…25% выше его номинальной ёмкости, причём меньшие значения относятся к аккумуляторам Ni-Cd, а большие — к аккумуляторам Ni-Mh типов.

Для заряда Ni-Mh аккумуляторов пригодны те же виды зарядных устройств, что и для Ni-Cd аккумуляторов. Однако использовать для Ni-Cd аккумуляторов зарядные устройства от Ni-Mh аккумуляторов нельзя, если последние рассчитаны на ускоренный заряд.

Промышленность выпускает три типа зарядных устройств для герметичных аккумуляторов типоразмеров AA и AAA. В простейших из них заряд осуществляется по времени 6.20 часов в зависимости от ёмкости аккумулятора. В более совершенных устройствах это время отсчитывается не по часам, а программируется вручную встроенным таймером. Наконец, самые совершенные устройства, увы, рассчитанные только на ускоренный заряд Ni-Mh аккумуляторов, контролируют не только ток и степень заряда, но ещё и температуру корпуса аккумулятора, что достаточно актуально для автономных герметичных источников питания. В качестве дополнительных в такие устройства обычно встраивается защита от переполюсовки и подключения неперезаряжаемых Mn-Zn (марганец-цинк) или Ag-Zn (серебро-цинк) элементов.

Практика показала, что при правильной эксплуатации элементы Ni-Cd типа обладают заведомо лучшей предсказуемостью характеристик и фактически выдерживают гораздо больше число циклов заряд/разряд, по сравнению с гарантируемым производителем.

Предварительно отобранные Ni-Cd элементы можно свободно объединять в последовательные батареи, заряжаемые как единое целое. Соединять последовательно Ni-Mh элементы также можно, но для предотвращения быстрого падения ёмкости батареи заряжать их приходится всё же индивидуально, что не слишком удобно. Возможно и параллельное соединение элементов одного типа в батарею. Некоторое ограничение для элементов Ni-Cd типа обусловлено выявленной их склонностью к внезапным отказам.

Как оказалось в Ni-Cd аккумуляторах герметичных конструкций иногда возникают внутренние короткие замыкания. Причиной таких замыканий, как и в Ag-Zn аккумуляторах, является рост дендритов в виде острых металлических «усов», прокалывающих разделяющий электроды сепаратор. Но, в отличие от Ag-Zn такие замыкания в Ni-Cd аккумуляторах невозможно «выжечь» кратковременным пропусканием тока значительной величины. Причём такой вид отказов для аккумуляторов Ni-Mh типа пока наблюдать не приходилось.

Свои недостатки имеют и аккумуляторы Ni-Mh типа. Помимо отмеченной их склонности к саморазряду удалось установить, что ток саморазряда зависит от множества преходящих факторов и крайне нестабилен в процессе эксплуатации. Даже через 5-6 заряд/разрядных циклов различие предварительно отобранных по значению ёмкости и току саморазряда Ni-Mh элементов становится слишком заметным.

В целом остаётся впечатление, что Ni-Cd аккумуляторы при грамотной эксплуатации обеспечивают всё же большую надёжность по сравнению с Ni-Mh, хотя многие с этим не согласятся.

Вызывает лишь удивление, что все без исключения производители мобильных телефонов снабжают свои устройства полностью автоматическими зарядными устройствами, прекращающими заряд при достижении батареи полной ёмкости. Правда, используются в этих аппаратах преимущественно дорогие Li-Ion (литий- ионные) и ещё более дорогие Li-polimer (литий-полимерные) аккумуляторы.

Вместе с тем, зарядные устройства мобильных аппаратов весьма доступны и стоят много дешевле «зарядников» для аккумуляторов AA и AAA типов. По- видимому, возможна и переделка их под Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы, но соответствующие описания встречать не приходилось.

И, тем не менее, повод для оптимизма есть. Дело в том, что существуют некоторые модели «мобильников» от Siemens, штатный комплект питания которых состоит из трёх последовательно соединённых Ni-Cd элементов AA типа, допускающих замену на обычные элементы Mn-Zn системы (естественно, без подзарядки).

Поэтому возможно, что трёхвольтовые зарядные устройства мобильных телефонных аппаратов (в устаревших моделях использовались 5-вольтовые батареи) без всяких переделок можно применять и как автоматические зарядные устройства для батарей из трёх последовательно соединённых Ni-Cd или Ni-Mh элементов типов AA или AAA.

Вообще же, складывается впечатление, что различие типов зарядных устройств скорее влияет на удобство их использования и лишь во вторую очередь сказывается на эксплуатационных характеристиках заряжаемых аккумуляторов.

Приведённые выше разрозненные сведения по малогабаритным герметичным щелочным аккумуляторам Ni-Cd и Ni-Mh типа для удобства обозрения сведены в таблицу. Не упомянутая ранее технологическая воспроизводимость введена для оценки возможности подбора среди приобретённых в разное время аккумуляторов по близким характеристикам.

Сравнительная таблица параметров аккумуляторов

Что еще почитать по теме:

Разница между Ni-MH и Ni-Cd батарейками. Что лучше

Принципиальной разницы между данными типами аккумуляторных батареек нет.

Аккумуляторы на основе Ni-Cd хорошо показывают себя в работе на холоде, в условиях резких температурных скачков.

Тем не менее, данный класс особенно капризен к процессу зарядки, обладает меньшей мощностью, по сравнению со своим «собратом» из никель-металлогидрида.

Аккумуляторные батарейки Ni-MH отлично справляются в нормальных, стандартных условиях эксплуатации, обладают большей мощностью, но капризны для температурных скачков.

При этом данный класс более лояльно относится к режимам разрядки/зарядки, имеет больший срок службы.

Что лучше выбрать — Ni-MH или Ni-Cd

Дать однозначный ответ на этот сложный вопрос нереально. Каждый из типов описанных здесь аккумуляторных батареек по-своему хорош, и каждый имеет индивидуальные недостатки.

Важно лишь понимать, что не каждая новая и мощная технология аккумуляторов пригодна для эксплуатации в старых электроприборах.



Положения безопасности особенно важны, если устройство снабжено функцией автоматической дозарядки батареек. В этой ситуации изменять технологические параметры номенклатурных источников питание крайне не рекомендуется!

Если же аккумуляторные батарейки подзаряжаются от отдельных удаленных устройств, вне электроприбора, то важно соблюдать их вольтаж, следить за температурой нагревания внутреннего электролита, не давая ему перегреваться.

Для этого достаточно время от времени прикасаться рукой к заражаемой батарейке, убеждаясь в том, что она теплая, но не горячая.

В целом, если имеется такая возможность, лучше подобрать аккумуляторные батарейки большей емкости.

Такие источники питания прослужат значительно дольше, т.к. их подзарядка будет происходить реже, чем у батареек с меньшей емкостью.

Nicd алгоритм заряда. Отличия между Ni-Cd и Ni-Mh аккмуляторами

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах. Применяются для питания портативной аппаратуры, электроинструмента, бытовых приборов, игрушек и т.д. Это тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, значительно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).
Номинальное напряжение герметичных Ni-Cd аккумуляторов – 1,2 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 16 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,2С до напряжения 1 В.

Сразу после зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы могут иметь напряжение вплоть до 1,44 В., но довольно быстро оно падает и доходит до стационарных 1,2 В. Такие элементы питания способны выдерживать 1000 циклов заряд-разряд, но только при правильном режиме заряда. Преимущества Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения аккумулятора;
  • большое количество циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации — более 1000 циклов;
  • хорошая нагрузочная способность и возможность эксплуатации при низких температурах;
  • продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
  • сохранение стандартной емкости при низких температурах;
  • диапазон рабочих температур от -40 до +60 ?C.
  • наибольшая приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации;
  • низкая стоимость;

Недостатки Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • относительно низкая по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность;
  • присущий этим аккумуляторам эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;
  • токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничивают использование аккумуляторов этого типа;
  • относительно высокий саморазряд — после хранения необходим цикл заряда.

Современные цилиндрические Ni-Cd аккумуляторы с рулонными электродами допускают высокие разрядные токи, для некоторых типов аккумуляторов максимальный долговременный ток составляет 7-10С.

Работоспособность герметичных Ni-Cd при эксплуатации определяется постепенными изменениями, которые происходят в аккумуляторах при циклировании и приводят к неминуемому уменьшению разрядной емкости и напряжения. Температура окружающей среды является одним из самых значительных факторов внешнего воздействия, определяющим длительность работоспособного состояния герметичных аккумуляторов. На процессы старения аккумуляторов наибольшее влияние оказывает высокая температура, при которой ускоряются все химические реакции (в 2-4 раза на каждые 10 °С), в том числе и ведущие к порче аккумулятора. При низких температурах во время заряда увеличивается опасность выделения водорода. Сильное воздействие оказывает режим эксплуатации: режим и глубина разряда, режим заряда, длительность паузы между зарядом и разрядом при непрерывном циклировании, периоды эксплуатации и хранения.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Удельная емкость и энергия никель-металлогидридных аккумуляторов в 1,5-2 раза выше удельной энергии никель-кадмиевых аккумуляторов, кроме того они не содержат токсичный кадмий, что позволяет им существенно потеснить никель-кадмиевые во многих областях техники. Изготавливаются в герметичном исполнении цилиндрической, призматической и дисковой форм. Применяются для питания портативных приборов и аппаратуры, как бытового, так и промышленного назначения.
Номинальное напряжение аккумуляторов – 1,2-1,25 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 15 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,1-0,2С до напряжения 1 В.
У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd, однако эффекты, связанные с перезарядом, сохраняются. Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1 В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц. В зависимости от типа Ni-MH аккумуляторов, режима работы и условий эксплуатации аккумуляторы обеспечивают от 500 до 1000 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы от 3 до 5 лет.

Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым по некоторым эксплуатационным характеристикам:

  • Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 °С и выше +40 °С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов обеспечено расширение температурных границ.
  • в течении заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд.
  • опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями.
  • более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов.
  • Разрядная кривая Ni-MH аккумулятора аналогична кривой Ni-Cd аккумулятора.

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

Силовые NiMH аккумуляторы

Автор — Виталий Пузрин

Вступление

В 1999 году фирма Panasonic представила миру моделей NiMH (никель-металгидридные) аккумуляторы в форм-факторе SC (диаметр 22 мм, высота 43 мм) емкостью 3000 ма/ч. Это открыло новые перспективы для электромоделей: позволило увеличить время полетов и заездов.

В настоящей статье будет рассказано, чем отличаются NiMH от NiCd батарей, и о некоторых нюансах эксплуатации. Моменты, одинаковые для обоих типов элементов, (например, сборка батарей) будут опущены. Вы сможете посмотреть их в предыдущей статье про NiCd аккумуляторы.

NiMH и NiCd

Вообще-то, сами по себе NiMH аккумуляторы — не новость. Их придумали очень давно, и уже много лет успешно применяют в различных областях. Применение NiMH в электромоделях долгое время сдерживалось их ограничениями по разрядным и зарядным токам. Только в 1999 году фирме Panasonic удалось представить 3000 ма/ч в корпусе SC с приемлемыми характеристиками. Такие аккумуляторы могут отдавать токи до 30 ампер, чего хватает для большинства электромоделей. При одинаковых габаритах с NiCd, NiMH имеют большую удельную емкость. Тем не менее, если речь идет о токах 70 ампер, NiCd до сих пор остаются вне конкуренции.

В настоящее время основными производителями NiMH аккумуляторов в форм-факторе SC являются фирмы Panasonic, Sanyo и Powers International.

Выбор аккумуляторов

Как уже говорилось выше, в настоящее время (середина 2002 года) существует всего 3 производителя силовых NiMH аккумуляторов емкостью 3000 ма/ч. Принимая решение о выборе производителя, имейте в виду следующее:

  1. Самое маленькое внутреннее сопротивление имеет Sanyo, дальше идет Panasonic и затем Powers.
  2. Для больших токов можно однозначно рекомендовать Sanyo.
  3. Для токов нагрузки до 20 ампер выигрыш по емкости будет у Powers, так как по сравнению с Sanyo они отдадут на 50-100 ма/ч больше.
  4. У аккумуляторов Powers GT-3000R напряжение несколько меньше чем у Sanyo и Panasonic (примерно на 0.02 вольта для каждой банки).

В общем, выбирать есть смысл из Sanyo и Powers. А Panasonic остается в сторонке.

Скоро, однако, ситуация может сильно измениться. На сайте Powers International уже говорится об аккумуляторах R-3300, которые имеют увеличенную емкость, в полтора раза большие разрядные токи (30 ампер вместо 20) и более высокое напряжение, чем их предшественники GT-3000R.

Зарядка NiMH

Зарядка NiMH аккумуляторов отличается от зарядки NiCd. Более того, если ваш зарядник не предназначен для использования с NiMH, вы можете просто вывести им батарею из строя или заметно сократить срок ее службы.

Зарядка NiMH (SC 3000 ма/ч) проводится током от 3 до 5 ампер. Как правило, 5 амперами можно заряжать любые подобные элементы, если нет особых замечаний производителя. Но иногда при больших токах заряда и высокой температуре воздуха можно перегреть банки, поэтому токами более 3 ампер лучше не пользоваться, если нет особой необходимости. Как и в случае с NiCd батареями, перед зарядкой аккумулятору надо обязательно дать остыть, а во время зарядки температура батареи не должна превышать 45 градусов. Про то, что нельзя допускать резких перепадов температур, уже писалось в статье о NiCd аккумуляторах. Вместо использования агрессивного охлаждения лучше взять небольшой вентилятор и подождать.

Прекращение зарядки производится по стандартному пиковому методу (по спаду напряжения в конце заряда). Отличие от NiCd заключается в том, что у NiMH элементов пик выражен в 2 раза слабее, поэтому к зарядникам предъявляются более высокие требования по контролю напряжения. Если зарядник имеет регулируемую чувствительность пика конечного напряжения, то ее необходимо установить в 0.02-0.03 вольта для 6-баночной батареи (3-5 мв на один элемент).

Проводить зарядку NiMH следует в обычном «линейном» режиме, когда ток заряда остается постоянным на протяжении всего процесса. «Линейный» режим установлен по умолчанию во многих дорогих зарядниках, и является единственно возможным во всех дешевых. Использование других режимов вроде бы не влияет на продолжительность работы батареи, но после такой зарядки напряжение батареи будет немного ниже.

Внимание! NiMH аккумуляторы очень плохо относятся к перезаряду. По этой причине их нельзя подпитывать слабым током по окончании заряда (так называемый режим «trickle charge»). Помните, что многие дешевые зарядники переходят в этот режим автоматически, когда быстрая зарядка закончилась. Поэтому долго держать батареи в таких зарядных устройствах нельзя: сразу после окончания зарядки аккумуляторы необходимо вынуть. А еще лучше, конечно, использовать более серьезные зарядные устройства, где такая ситуация исключена. NiMH батареи можно «добивать» в заряднике повторно, непосредственно за несколько минут до использования. Это позволит максимально полно использовать энергию аккумулятора. Для этого зарядку надо начать хотя бы за 1 час до старта. Зарядка займет 40-45 минут, и еще останется время на остывание и добивку. Хочется предостеречь товарищей, которые любят впадать в крайности, от того, чтобы производить добивку несколько раз. Как уже выше говорилось, NiMH аккумуляторы очень не любят перезаряда, поэтому вторая добивка принесет больше вреда, чем пользы. Помните, что добивку стоит проводить только на хороших зарядниках. Чувствительность пика напряжения необходимо увеличить до 0.01 вольта для 6-баночных батарей. В идеале, надо просто стараться, чтобы батарея после зарядки как можно меньше лежала без дела.

Замечание. Фирма SANYO вообще не рекомендует проводить второй цикл «добивки», а говорит о зарядке аккумуляторов непосредственно перед стартом. Тем не менее, практически все всё равно «добивают» батареи. Это идет немного в ущерб долговечности, но позволяет больше извлечь из аккумуляторов во время соревнований.

Разрядка NiMH

Между зарядками NiMH батареи должны быть обязательно разряжены, даже несмотря на то, что, по заявлениям некоторых производителей, эффект памяти в их NiMH элементах отсутствует. Если следующая эксплуатация батареи состоится в течение недели, то сразу после использования аккумулятор надо разрядить до напряжения из расчета 0.9 вольт на банку. Использовать фирменные разрядники для NiCd аккумуляторов нежелательно, поскольку они могут разрядить батарею сильнее, чем это допустимо, а это неблагоприятно влияет на состояние аккумуляторов и срок их службы.

Токи разряда не имеют принципиального значения. Единственное, за чем стоит следить, так это за тем, чтобы напряжение на банках не опустилось ниже 0.9 вольт. По этой же причине не стоит «сгонять» остатки электричества непосредственно на самой модели, гоняя ее двигатель без нагрузки. Таким способом можно сильно промахнуться с конечным напряжением.

Долгосрочное хранение

Если NiMH батарею предполагается хранить без использования дольше, чем 1 месяц, то ее надо обязательно зарядить хотя бы на 50% емкости. Все аккумуляторы имеют свойство терять энергию во время хранения. А как уже говорилось выше, NiMH элементы не любят переразряда. Поэтому хранить их в разряженном состоянии не стоит. Раз в 1-2 месяца следует проводить дозаряд, разряд и снова заряд на 30-60% емкости.

Заключение

В настоящее время NiMH аккумуляторы являются весьма перспективными с точки зрения ёмкости. Несмотря на кажущуюся сложность в обслуживании NiMH батарей, привычка следовать описанным выше правилам эксплуатации вырабатывается достаточно быстро, и вам останется только пользоваться большой ёмкостью NiMH аккумулятора в своё удовольствие.

Обсудить на форуме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *