Батарея ni mh как заряжать. Никель-металлогидридные аккумуляторы. Ni─MH призматической формы

Основное отличие Ni-Cd аккумуляторов и Ni-Mh аккумуляторов — это состав. Основа аккумулятора одинаковая — это никель, он является катодом, а аноды разные. У Ni-Cd аккумулятора анодом является металлический кадмий, у Ni-Mh аккумулятора анодом является водородный металлогидридный электрод.

У каждого типа аккумулятора есть свои плюсы и минусы, зная их вы, сможете более точно подобрать необходимый вам аккумулятор.

Капельная зарядка Ni─MH аккумуляторов

Однако методы прекращения заряда на основе напряжения обычно возникают после того, как аккумулятор уже достиг состояния перезарядки. Также необходимо включать датчики температуры для прекращения заряда, если температура становится слишком высокой. Этот метод включает в себя определение падения напряжения после того, как батарея достигла своего пикового напряжения и перегружена. Этот метод рекомендуется, поскольку он снижает риски перезарядки от других методов прекращения зарядки напряжения. Во избежание существенного повреждения аккумулятора рекомендуется максимальное снижение напряжения 3 мВ на ячейку до окончания работы, чтобы ограничить количество перезарядки аккумулятора.

	Плюсы	Минусы
Ni-Cd	Низкая цена. Возможность отдавать большой ток нагрузки. Широкий диапазон рабочих температур от -50°C до +40°C. Ni-Cd аккумуляторы даже могут заряжаться при отрицательной температуре. До 1000 циклов заряда-разряда, при правильной эксплуатации.	Относительно высокий уровень саморазряда (примерно 8-10%% в первый месяц хранения) После длительного хранения требуется 3-4 цикла полного заряда-разряда для полного восстановления аккумулятора. Обязательно полный разряд аккумулятора перед зарядкой, для предотвращения «эффекта памяти» Больший вес относительно Ni-Mh аккумулятора одинаковых габаритах и ёмкости.
Ni-Mh	Большая удельная емкость относительно Ni-Cd аккумулятора (т.е. меньший вес при той же емкости). Практически отсутствует «эффект памяти». Хорошая работоспособность при низких температурах, хотя и уступает Ni-Cd аккумулятору.	Более дорогие аккумуляторы в сравнении с Ni-Cd. Большее время зарядки. Меньший рабочий ток. Меньшее количество циклов заряда-разряда (до 500). Уровень саморазряда в 1,5-2 раза выше, чем у Ni-Cd.

Подойдёт ли старое зарядное устройство к новому аккумулятору если я поменяю Ni-Cd на Ni-Mh аккумулятор или наоборот?

Принцип заряда у обоих аккумуляторов абсолютно одинаковый, поэтому зарядное устройство можно использовать от предыдущего аккумулятора. Основное правило зарядки данных аккумуляторов заключается в том, что заряжать их можно только после полной разрядки. Это требование является следствием того, что оба типа аккумулятора подвержены «эффекту памяти», хотя у Ni-Mh аккумуляторов эта проблема сведена к минимуму.

Разница заключается в том, что изменение или падение напряжения увеличивается до 3-5 мВ на ячейку до прекращения зарядки. Этот метод позволяет батарее подвергаться более длительным периодам перегрузки и обычно не рекомендуется. Раздел 3 Номенклатура прекращения зарядки. Терминальная перезагрузка зарядов измеряет это повышение температуры и прекращает заряд, когда батарея достигла температуры, которая указывает на приближение полной зарядки. Этот тип прерывания заряда рекомендуется из-за его надежности при измерении избыточной зарядки, но он требует осторожности при выборе заданных значений в схеме зарядки, чтобы избежать преждевременного прекращения зарядки или не обнаружить избыточный заряд, когда аккумулятор находится в экстремальных температурных условиях.

Как правильно хранить Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы?

Лучшее место для хранения аккумулятора — сухое прохладное помещение, так как чем выше температура хранения, тем быстрее происходит саморазряд аккумулятора. Хранить батарею можно в любом состоянии кроме полного разряда или полного заряда. Оптимальный заряд — 40-60%%. Раз в 2-3 месяца следует проводить дозаряд (по причине присутствующего саморазряда), разряд и снова заряд до 40-60%% ёмкости. Допустимо хранение сроком до пяти лет. После хранения батарею следует разрядить, зарядить и после этого использовать в обычном режиме.

Заряд прекращается, когда скорость изменения температуры достигает заданного значения. Этот метод основан на абсолютной температуре батареи и рекомендуется только в качестве отказоустойчивой стратегии, чтобы избежать деструктивного нагрева в случае отказа какой-либо или любой другой техники прекращения заряда.

Чтобы избежать снижения эффективности заряда, батареи должны иметь методы контроля заряда, применяемые для ограничения количества генерируемого тепла перегрузки. Кроме того, крайне важно не размещать батареи в непосредственной близости от других источников тепла или в отсеках с ограниченным охлаждением или вентиляцией. Низкие температуры препятствуют транспортным возможностям, что приводит к низкой эффективности заряда. Выбор этих материалов также влияет на зарядные характеристики батарей. Поэтому для каждого метода заряда был отмечен любой метод, который мог бы вызвать проблемы с некоторыми батареями.

Можно ли использовать аккумуляторы большей или меньшей ёмкости чем аккумулятор из первоначального комплекта?

Ёмкость аккумулятора — это время работы вашего электроинструмента от аккумулятора. Соответственно для электроинструмента нет абсолютно никакой разницы по ёмкости аккумулятора. Фактическая разница будет только во времени зарядки аккумулятора, и времени работы электроинструмента от аккумулятора. При выборе ёмкости аккумулятора следует отталкиваться от ваших требований, если требуется дольше работать, используя один аккумулятор — выбор в пользу более ёмких аккумуляторов, если комплектные аккумуляторы полностью устраивали, то следует остановиться на аккумуляторах равных или близких по ёмкости.

Рисунок 5 Спецификации метода зарядки для рекомендованных токов заряда и прекращения заряда. Рисунок 5 Характеристики метода зарядки. Когда время зарядки не является проблемой, и требуется максимальная перезаряжаемая мощность, часто используется метод медленной зарядки. Этот метод использует заряд, который составляет менее 1С и более 16 часов.

Так как скорость заряда низкая и заряд прекращается через 16 часов, существует меньший риск перегрузки и повышения температуры. Недостатком этого метода является невозможность определить, сколько заряда аккумулятора имеет в момент начала зарядки. Таким образом, батарея с 60% -ной глубиной заряда или 40% -ным уровнем заряда, которая заряжается с использованием этого метода, будет иметь тот же заряд, что и полностью разряженная батарея.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

Никель-металл-гидридный аккумулятор (Ni-MH) - вторичный , в котором анодом является водородный металлогидридный электрод (обычно гибрид никель-лантан или никель-литий), электролит - гидроксид калия, катод - оксид никеля.

История изобретения

Исследования в области технологии изготовления NiMH аккумуляторов начались в 70-е годы XX века и были предприняты как попытка преодоления недостатков . Однако, применяемые в то время металл-гидридные соединения были нестабильны, и требуемые характеристики не были достигнуты. В результате процесс разработки NiMH аккумуляторов застопорился. Новые металл-гидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах, были разработаны в 1980. Начиная с конца восьмидесятых годов XX века NiMH аккумуляторы постоянно совершенствовались, главным образом по плотности запасаемой энергии . Их разработчики отмечали, что для NiMH технологии имеется потенциальная возможность достижения ещё более высоких плотностей энергии.

Это приводит к перезарядке частично разряженной батареи до истечения времени. Для более быстрого режима времени зарядки батареи обычно можно заряжать в течение 6-16 часов. Позднее из двух окончаний потребуется, чтобы батарея включала термистор для определения температуры во время цикла заряда. Если использовалось только время с зарядом, батарея может быть перегружена, особенно если с помощью этого метода была заряжена частично разряженная батарея.

Метод быстрой зарядки хорош для приложений, требующих более быстрого времени зарядки, но аккумуляторный отсек не позволяет хорошо рассеивать тепло. Эта система обычно использует температурную резервную систему, чтобы гарантировать ее перезарядку. Преимуществом этого метода заряда является способность безопасно заряжать батареи, находящиеся в любом состоянии заряда. Другими словами, частично разряженная батарея может заряжаться без риска перегрузки.

Параметры

Теоретическая энергоёмкость (Вт·ч /кг): 300 Вт·ч/кг .
Удельная энергоёмкость: около - 60-72 Вт·ч/кг.
Удельная энергоплотность (Вт·ч/дм ³): около - 150 Вт·ч/дм³.
ЭДС: 1,25 .
Рабочая температура: −60…+55 °C .(-40… +55)
Срок службы: около 300-500 циклов заряда/разряда.

Описание

Никель-металл-гидридные аккумуляторы форм фактора "Крона", как правило- начальным напряжением 8,4 вольта, постепенно снижает напряжение до 7,2 вольт, а затем, когда энергия аккумулятора будет исчерпана, напряжение быстро снижается. Этот тип аккумуляторов разработан для замены никель-кадмиевых аккумуляторов . Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют примерно на 20 % большую емкость при тех же габаритах, но меньший срок службы - от 200 до 300 циклов заряда/разряда. Саморазряд примерно в 1,5-2 раза выше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов.

Недостатком такого типа системы является добавленная сложность и расход зарядного устройства. Когда время является ограниченным ресурсом, и есть хорошая теплоотдача, методы быстрой зарядки - лучший подход. Способы быстрой зарядки будут заряжать батареи через 5 часов или менее. Подобно методу быстрой зарядки, этот метод увеличивает скорость зарядки и требует трех отдельных отключений заряда. Как и в случае быстрой зарядки, преимущества метода быстрой зарядки - это способность безопасно заряжать батареи, находящиеся в любом состоянии заряда в течение короткого периода времени.

NiMH аккумуляторы практически избавлены от «эффекта памяти ». Это означает, что заряжать не полностью разряженный аккумулятор можно, если он не хранился больше нескольких дней в таком состоянии. Если же аккумулятор был частично разряжен, а затем не использовался в течение длительного времени (более 30 дней), то перед зарядом его необходимо разрядить.

Применение никель-металлогидридных аккумуляторов

К недостаткам, опять же, добавлена сложность зарядного устройства и расход. Скорее, этот метод используется для противодействия возникновению саморазряда батареи, когда аккумулятор не используется. Раздел 9 Аккумулятор. Эти шаги помогут понять, что производители чипов зарядного устройства пытались включить в свои чипы.

Перед быстрой или быстрой зарядкой аккумулятора рекомендуется скорость зарядки струйки. Во-первых, для повышения температуры, если батареи холодные, а во-вторых, чтобы убедиться, что нет никаких проблем с батареями или зарядными схемами. Это делается как часть шага зарядки струйки.

Экологически безопасны.

Наиболее благоприятный режим работы: заряд небольшим током, 0,1 номинальной ёмкости, время заряда - 15-16 часов (типичная рекомендация производителя).

Хранение

Аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными в холодильнике, но не ниже 0 градусов . При хранении желательно регулярно (раз в 1-2 месяца) проверять напряжение. Оно не должно падать ниже 1,37 . Если же напряжение упало, необходимо зарядить аккумуляторы заново. Единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными, - это Ni-Cd аккумуляторы .

Многие зарядные устройства включают «ингибирование низкой температуры», чтобы аннулировать это событие. Измерение напряжения аккумуляторной батареи также является частью шага зарядки струйки. Измерение напряжения в пачке может использоваться для проверки того, что аккумулятор находится на надлежащем уровне напряжения и для проверки наличия тока для зарядки. Время и напряжение зависят от типа и количества используемых ячеек. Если напряжение батареи не достигнуто в установленное время, заряд прекращается.

Номинальное разрядное напряжение

Быстрые методы зарядки или быстрого заряда требуют трех режимов прекращения. Таблицу 5 Спецификация метода зарядки для информации о скорости зарядки. Зарядка сверху вниз используется только в том случае, если быстрая зарядка или быстрая зарядка не полностью заряжали батареи. Поскольку постоянный ток отключения тока имеет тенденцию к удалению энергии, максимальный заряд лучше всего делать как импульсный заряд.

NiMH аккумуляторы с низким саморазрядом (LSD NiMH)

Никель-металл-гидридные аккумуляторы с низким саморазрядом (the low self-discharge nickel-metal hydride battery, LSD NiMH), впервые были представлены в ноябре 2005 фирмой Sanyo под торговой маркой Eneloop. Позднее многие мировые производители представили свои LSD NiMH аккумуляторы.

Этот тип аккумуляторов имеет сниженный саморазряд, а значит обладает более длительным сроком хранения по сравнению с обычными NiMH. Аккумуляторы продаются как «готовые к использованию» или «предварительно заряженный» и позиционируются как замена щелочным батарейкам.

Заряд на обслуживание будет полностью заряжен на батарее до тех пор, пока он не будет удален из зарядного устройства. В течение первых 24 часов после зарядки аккумулятора он потеряет около 5% своей энергии, вызванной саморазрядом батареи. Непрерывная зарядка при низких скоростях не очень эффективна, поэтому рекомендуется импульсная зарядка.

Это вызвано химической реакцией, происходящей внутри клеток, обычно называемой саморазрядом. Аффекты саморазряда будут сведены к минимуму, если неиспользованные батареи будут правильно сохранены. Температура является основным фактором, влияющим на скорость саморазряда неиспользуемой батареи. По мере увеличения температуры хранения увеличивается скорость саморазряда, что приводит к уменьшению максимального времени хранения батареи. Лучше всего хранить батареи в среде с контролируемой температурой, чтобы можно было точно определить максимальное время хранения.

По сравнению с обычными аккумуляторами NiMH, LSD NiMH являются наиболее полезными, когда между зарядкой и использованием аккумулятора может пройти более трех недель. Обычные NiMH аккумуляторы теряют до 10% емкости зарядом в течение первых 24 часов после заряда, зетем ток саморазряда стабилизируется на уровне до 0,5% емкости в день. Для LSD NiMH этот параметр как правило находится в диапазоне от 0,04% до 0,1% емкости в день. Производители утверждают, что улучшив электролит и электрод, удалось добиться следующих преимуществ LSD NiMH относительно классической технологии:

Рисунок 1 Температура хранения против. Энергосберегающая способность батареи будет уменьшена, если батарее разрешено полностью саморазряжаться. Аффекты саморазряда могут быть исправлены, если батареи подвергаются циклам зарядки и разрядки. Полная мощность будет достигнута во втором и третьем циклах.

Полностью разряженная батарея будет храниться до полной зарядки аккумулятора. Для продления срока службы и поддержания работоспособности аккумулятора соблюдайте следующие пять принципов. Говорить с опытным пользовательским дизайном батареи и сборочной компанией является одним из способов обеспечения правильного выбора спереди.

Из недостатков следует отметить сравнительно чуть меньшую емкость. В настоящее время (2012 год) максимально достигнутая паспортная емкость LSD - 2700 mAh.

Тем не менее, при тестировании аккумуляторов Sanyo Eneloop XX с паспортной емкостью 2500mAh (min 2400mAh) оказалось, что все из аккумуляторов партии в 16 штук (сделаны в Японии, проданы в Ю.Корее) имеют емкость даже больше - от 2550 mAh до 2680 mAh. Тестировалось зарядкой LaCrosse BC-9009.

Из опыта эксплуатации

С этого момента внимание к деталям и полная поддержка клиентов ожидают окончательный сборный аккумулятор. Многие из наших решений для батарей требуют определенных окончаний и упаковки. Эти проблемы и требования определяются как можно раньше, чтобы создать четкий набор целей.

Ограниченный срок службы - если многократно глубоко циклически, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200-300 циклов. Ограниченный ток разряда - хотя никель-металл-гидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторяющиеся разряды с большими токами нагрузки уменьшают срок службы батареи. Заряд струйки является критическим и должен контролироваться тщательно. Новые химические добавки улучшают саморазряды, но за счет более низкой плотности энергии. Производительность ухудшается при хранении при повышенных температурах - никель-металлгидридная батарея должна храниться в прохладном месте и при состоянии заряда около 40%. Высокое техническое обслуживание - для предотвращения образования кристаллов требуется регулярный полный разряд. Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы выдержки. . В отличие от литиево-ионных и свинцово-кислотных батарей, где вы можете контролировать любую перезарядку, просто указав максимальное напряжение заряда, батареи на основе никеля на основе никеля не относятся к напряжению заряда поплавка.

Неполный список аккумуляторов долгого хранения (с низким саморазрядом):

Prolife от Fujicell
Ready2Use Accu от Varta
AccuEvolution от AccuPower
Hybrid, Platinum, и OPP Pre-Charged от Rayovac
eneloop от Sanyo
eniTime от Yuasa
Infinium от Panasonic
ReCyko от Gold Peak
Instant от Vapex
Hybrio от Uniross
Cycle Energy от Sony
MaxE и MaxE Plus от Ansmann
EnergyOn от NexCell
ActiveCharge/StayCharged/Pre-Charged/Accu от Duracell
Pre-Charged от Kodak
nx-ready от ENIX energies
Imedion от
Pleomax E-Lock от Samsung
Centura от Tenergy
Ecomax от CDR King
R2G от Lenmar
LSD ready to use от Turnigy

Другие преимущества NiMH аккумуляторов с низким саморазрядом (LSD NiMH)

Поэтому зарядка аккумуляторной батареи основана на толкании тока через аккумулятор Принудительное напряжение, требуемое для этого, не так, как установлено для других технологий батареи. Это связано с тем, что вы не можете быть уверены в том, что каждая ячейка или аккумуляторная батарея имеют такое же сопротивление, и поэтому некоторые ячейки будут потреблять больше тока, чем другие, даже если они полны. Следовательно, вам нужно использовать отдельную схему зарядки для каждой строки в параллельном пакете или обеспечивать балансировку тока альтернативным способом, например, путем использования резисторов, которые обеспечивают сопротивление, которое оно наложит на текущий контроль.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы с низким саморазрядом обычно имеют значительно более низкое внутреннее сопротивление чем обычные NiMH батареи. Это сказывается весьма положительно в приложениях с высоким токопотреблением:

Более стабильное напряжение
Уменьшенное тепловыделение особенно на режимах быстрого заряда/разряда
Более высокая эффективность
Способность к высокой импульсной токоотдаче (Пример: зарядка вспышки фотоаппарата происходит быстрее)
Возможность продолжительной работы в устройствах с низким энергопотреблением (Пример: пульты ДУ, часы.)

Методы заряда

Зарядка производится электрическим током при напряжении на элементе до 1,4 - 1,6 В. Напряжение на полностью заряженном элементе без нагрузки составляет 1,4 В. Напряжение при нагрузке меняется от 1,4 до 0,9 В. Напряжение без нагрузки на полностью разряженном аккумуляторе составляет 1,0 - 1,1 В (дальнейшая разрядка может испортить элемент). Для зарядки аккумулятора используется постоянный или импульсный ток с кратковременными отрицательными импульсами (для восстановления эффекта «памяти», метод «FLEX Negative Pulse Charging» или «Reflex Charging»).

Контроль окончания заряда по изменению напряжения

Одним из методов определения окончания заряда является метод -ΔV. На изображении показан график напряжения на элементе при заряде. Зарядное устройство заряжает аккумулятор постоянным током. После того, как аккумулятор полностью заряжен, напряжение на нём начинает падать. Эффект наблюдается только при достаточно больших токах зарядки (0,5С..1С). Зарядное устройство должно определить это падение и выключить зарядку.

Существует ещё так называемый «inflexion» - метод определения окончания быстрой зарядки. Суть метода заключается в том, что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе, а максимум производной напряжения по времени. То есть быстрая зарядка прекратится в тот момент, когда скорость роста напряжения будет максимальной. Это позволяет завершить фазу быстрой зарядки раньше, когда температура аккумулятора еще не успела значительно подняться. Однако метод требует измерения напряжения с большей точностью и некоторых математических вычислений (вычисления производной и цифровой фильтрации полученного значения).

Контроль окончания заряда по изменению температуры

При зарядке элемента постоянным током бóльшая часть электрической энергии преобразуется в химическую энергию. Когда аккумулятор полностью заряжен, то подводимая электрическая энергия будет преобразовываться в тепло. При достаточно большом зарядном токе можно определить окончание заряда по резкому увеличению температуры элемента, установив датчик температуры аккумулятора. Максимальная допустимая температура аккумулятора 60°С.

Области применения

Замена стандартного гальванического элемента, электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.

Выбор емкости аккумуляторов

При использовании NiMH аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем более ёмкий аккумулятор, тем выше (при прочих равных условиях) его ток саморазряда. Для примера рассмотрим аккумуляторы ёмкостью 2500 мАч и 1900 мАч. Полностью заряженные и не используемые в течение, например, месячного срока аккумуляторы потеряют часть своей электрической ёмкости вследствие саморазряда. Более ёмкий аккумулятор будет терять заряд значительно быстрее, чем менее ёмкий. Таким образом по прошествии, например, месяца аккумуляторы будут иметь примерно равный заряд, а по прошествии ещё большего времени изначально более ёмкий аккумулятор будет содержать меньший заряд.