Акумуляторні нікель-кадмієві та нікель-водневі батареї та ознайомлення із застосуванням
1 Короткий ознайомлення з нікель-кадмієвими (Cd-Ni) і Ni-MH акумуляторами
1.1 Акумуляторна батарея та основний елемент
(1) Акумуляторна батарея відноситься до акумулятора, який можна багаторазово заряджати і розряджати, також відомий як вторинний акумулятор або акумулятор.
Зазвичай використовуються акумуляторні батареї: нікель-кадмієві батареї, нікель-метал-гідридні батареї, свинцево-кислотні батареї, літій-іонні батареї, цинк-нікелеві батареї, залізо-нікелеві батареї та інші серії батарей.
(2) Первинні батареї - це сухі батареї, також відомі як первинні батареї. Зазвичай використовуються: цинк-марганцеві батареї, цинк-срібні батареї, лужні цинк-марганцеві батареї, первинні цинк-нікелеві батареї та інші серії батарей.
1.2 Акумуляторні нікель-кадмієві та нікель-метал-гідридні батареї: (метало-гідрид-нікелевий акумулятор Ni-MH)
Склад батареї: батарея складається з електродів (Electrode), електроліту (Electrolyte), діафрагми (Saparator) і зовнішньої оболонки (Outer shell).
А саме: катод (Cathode) використовує гідроксид нікелю і кобальт, анод (Anode) використовує порошок сплаву для зберігання водню, електроліт використовує гідроксид калію, діафрагма використовує нейлонову тканину, а зовнішня оболонка виготовлена з нікельованої сталевої оболонки. Негативним електродом кадмієво-нікелевої батареї є оксид кадмію, електролітична губка кадмію, а решта така ж, як нікель-водневий акумулятор.
1.3 Класифікація нікель-кадмієвих і нікель-метал-гідридних акумуляторів
(1) Акумуляторні нікель-метал-гідридні батареї класифікуються відповідно до їх пластин: спечені нікель-кадмієві батареї, нікель-метал-гідридні акумулятори, спінені нікель-кадмієві батареї та нікель-метал-гідридні батареї.
Спечені нікель-кадмієві та нікель-метал-гідридні батареї: пластини виготовляються методом спікання, а виробничий процес є складним, з високошвидкісною, надвисокою продуктивністю розряду, хорошими характеристиками при високих і низьких температурах, але високою вартістю. Широко використовується в аерокосмічній, військовій галузі тощо.
Спінені нікель-кадмієві та нікель-метал-гідридні акумулятори: вони виготовляються з використанням спіненого нікелю з високою пористістю в якості матриці та наповнені активними матеріалами. Процес виробництва простий, ємність акумулятора висока, а вартість низька. Він широко використовується в електроінструментах, аварійному освітленні, побутовій техніці та багатьох інших цивільних сферах.
(2) Класифікація батареї за формою: циліндрична, квадратна, кнопковий тип тощо;
(3) Класифікується відповідно до швидкості розряду батареї: тип середньої швидкості, тип високої швидкості, тип супер високої швидкості тощо.
1.4 Основні технічні характеристики кадмієво-нікелевих і нікель-метал-гідридних акумуляторів
1.4.1 Ємність Ni-Cd і Ni-MH акумуляторів (Ємність)
Номінальна ємність відноситься до мінімальної ємності, яку акумулятор має вивільнити за певних умов, як зазначено торговою маркою виробника'
Відповідно до визначення: потужність=час×струм………………………………①
А саме: зарядна ємність=час зарядки×струм зарядки…………②
Ємність розряду=час розряду×струм розряду……③
У наведених вище формулах ①, ② і ③ ємність представлена символом C, а одиницею виміру є ампер-година (Ah) або міліампер-година (mAh); час зарядки та розрядки позначається як год, а одиниця — година; струм зарядки та розрядки представлений амперами (А) або мілісекундами, амперами (мА).
Номінальна ємність нікель-кадмієвих і нікель-метал-гідридних акумуляторів відноситься до ємності, що розряджається зі швидкістю 5 годин, вираженої в C5.
Наприклад: Оцінка номінальної ємності нікель-кадмієвих і нікель-метал-гідридних акумуляторів: заряджайте постійним струмом 0,1 C5A протягом 14-16 годин (зарядна ємність зазвичай розраховується як 120% від номінальної ємності), відкладіть її в сторону протягом 15-30 хвилин, а потім використовуйте постійний струм 0,2C5A Розряд до кінцевої напруги 1,0В/ємність.
Приклад: Ni-MH акумулятор AA1500mAh, заряджений 0,5C5A,
Струм зарядки=0,5×1500=750mA
Ємність зарядки=1500mAh×120% (тобто в 1,2 рази)=1800mAh
Ємність зарядки (мАг) 1800 мАг
Час зарядки (год) ===2,4 год або 144 хв
Ємність розряду (мАг) 750 мА
Коефіцієнт множення: відноситься до величини струму зарядки та розряду, вираженої у кратних номінальній потужності.
Наприклад: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Поточні нові стандарти IEC і GB/T 15100 змінені на ItA, що означає, що ItA еквівалентний C5A.
Ni-MH акумулятор AA1500mAh заряджається постійним струмом 0,5C5A, а струм зарядки становить 750mAh. 0,5C5A широко відомий як збільшення 0,5.
1.4.2 Напруга Ni-Cd і Ni-MH акумуляторів
Нормальна напруга нікель-кадмієвих і нікель-метал-гідридних акумуляторів становить 1,2 В кожна.
Напруга зібраної батареї=1,2 В × кількість зібраних батарей
Комбінація кадмієво-нікелевих і нікель-метал-гідридних акумуляторів зазвичай поєднується послідовно, і паралельне поєднання не рекомендується, оскільки є певні відмінності в окремих батареях. Наприклад, різниця в ємності та ємності призводить до різниці в температурі батареї, а різниця в температурі акумулятора — до різниці в напрузі. , Різниця напруг призводить до того, що струм батареї з високою напругою розряду тече назад до батареї з низькою напругою розряду, що спричиняє неузгодженість паралельних батарей, що призводить до небезпечного використання акумуляторної батареї.
Напруга акумулятора включає напругу зарядки, напругу розімкнутого ланцюга, напругу замкнутого кола, напругу розряду, робочу напругу, напругу платформи, стандартну напругу та напругу завершення.
Номінальна напруга: нікель-водневий акумулятор 1,2 В/шт, кадмієво-нікелевий акумулятор 1,2 В/шт, цинк-марганцевий акумулятор 1,5 В/шт.
Свинцево-кислотний акумулятор 2,0 В/шт Літій-іонний акумулятор 3,6 В/шт
Напруга зарядки: максимальне значення напруги зарядки акумулятора під час процесу заряджання акумулятора. Напруга акумулятора змінюється зі струмом зарядки. Чим вищий зарядний струм, тим вище зарядна напруга, і навпаки.
Напруга відсікання: напруга, при якій акумулятор розряджається до часу відключення розряду, який змінюється залежно від струму розряду.
подобається:
Швидкість розряду
Кінець напруги розряду
0,2 C5A розряд
1,0 В/тільки
1 розряд C5A
0,9 В/тільки
5 C5A розряд
0,8 В/тільки
10 C5A розряд
0,7 В/шт
1.4.3 Саморозряд (саморозряд)
Кадмієво-нікелеві та нікель-метал-гідридні акумулятори вивільняють власну ємність в акумуляторних батареях без зовнішнього розряду струму.
Тест оцінки саморозряду: акумулятор заряджається постійним струмом 0,1C5A протягом 14-16 годин і після того, як він був відкритим протягом 28 днів і ночей, розряджається постійним струмом 0,2C5A до напруги завершення 1,0V і час виписки повинен становити ≥3 години для кваліфікації.
1.4.4 Тривалість циклу
Відповідно до методу випробування терміну служби, наведеного в національному стандарті GB/T 15100-94, термін служби Ni-MH акумулятора повинен бути ≥500 разів; цикл означає (зарядити і розрядити) один раз, тобто один раз зарядити і один раз розрядити. Термін служби закінчується, коли ємність розряду становить менше 60% від номінальної потужності.
Оцінка терміну служби батарей відповідно до стандартів IEC та національних стандартів займає багато часу. З цієї причини виробники, які виробляють нікель-кадмієві та нікель-водневі акумулятори, а також виробники, які використовують нікель-кадмієві та нікель-водневі батареї, в даний час використовують методи випробування прискореного циклу; Відповідно до методу випробування кадмієво-нікелевих і нікель-метал-гідридних акумуляторів, виданого Китайською асоціацією індустрії батарей у 2000 році: заряд постійним струмом 1C5A протягом 72 хвилин, від 15 до 30 хвилин утримання, розряд постійного струму 1C5A 1,0 В/шт. є циклом, і цикл життя вимагає 300 разів; Необхідно, щоб при розрядній ємності менше 60% від номінальної ємності термін служби закінчився.
1.4.5 Внутрішній опір батареї (мОм) (внутрішній опір)
Внутрішній опір кадмій-нікелевих і нікель-метал-гідридних акумуляторів в основному обумовлений електрохімічною поляризацією, концентраційною поляризацією та омічної поляризацією батареї. Цей показник в основному залежить від кількості електроліту, а також електроліту, діафрагми, позитивних і негативних пластин. , Аксесуари та інше пов'язане, та ж модель, така ж ємність акумулятора, значення внутрішнього опору велике, що вказує на погані електричні характеристики акумулятора' навпаки, значення внутрішнього опору невелике, що свідчить про хороші електричні характеристики акумулятора'
Перевірка внутрішнього опору: акумулятор заряджають постійним струмом 0,1C5A протягом 14-16 годин, а потім залишають на 60 хвилин для перевірки.
AA1200mAh—AA1800mAh акумулятор ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh акумулятор ≤40mΩ
Продуктивність акумулятора також включає в себе: високотемпературну, низькотемпературну продуктивність, перезарядку, здатність заряджатися постійною напругою, здатність отримувати зарядку, ударні та вібраційні характеристики тощо. в умовах середовища 20±5°С і відносної вологості 65±20%.
Примітка: Якщо не зазначено інше, всі випробування електричних характеристик акумулятора підлягають випробуванням протягом одного місяця, які оплачуються замовнику фабрикою.
2 Національні стандарти для нікель-кадмієвих і нікель-водневих акумуляторів
2,1 ГБ/T15100—94
Стандарт включає стандарти випробувань циліндричних нікель-водневих батарей; він поділяється на високошвидкісний, середньошвидкісний, низькошвидкісний і надвисокошвидкісний розряд.
2,2 ГБ/T11013—1996
Цей стандарт містить технічні стандарти та методи випробувань циліндричних нікель-кадмієвих батарей.
2,3 ГБ/T15100—2004
Стандарт включає стандарти випробувань циліндричних нікель-водневих батарей; він поділяється на високошвидкісний, середньошвидкісний, низькошвидкісний і надвисокошвидкісний розряд. Змініть традиційний метод вираження швидкості зарядки та розрядки з кратного номінальної потужності на кратне струму.
2,4 ГБ/T15100—2005
Стандарт включає стандарти тестування циліндричних нікель-метал-гідридних акумуляторів, малих квадратних батарей і кнопкових акумуляторів, а також додає тест швидкого заряду постійного струму 1,0C5A.
2.5 Стандарт IEC для нікель-кадмієвих і нікель-водневих акумуляторів
IEC61951-2: 2003 Цей стандарт містить різні стандарти випробувань надійності та безпеки для циліндричних нікель-метал-гідридних батарей і різні технічні стандарти для батарей.
IEC61951-1: 2003 Цей стандарт містить різні стандарти випробувань надійності та безпеки для циліндричних, малих квадратів, кнопкових нікель-кадмієвих батарей та технічні стандарти для різних батарей.
3 Сфери застосування кадмієво-нікелевих та нікель-водневих акумуляторів та вимоги відповідних допоміжних галузей
3.1 Нікель-кадмієві та нікель-метал-гідридні батареї можуть широко використовуватися в електроінструментах, аварійному освітленні (включаючи галявини, сонячні ліхтарі), електричних іграшках (моделі літаків), бритвах, бездротових телефонах, електричних велосипедах, цифрових фотоапаратах, раціях. розмовні пристрої, прилади та лічильники, засоби зв'язку, побутова техніка, пилозбірники, MP3, радіоприймачі тощо.
3.2 Електричні інструменти (тип SC)
Основні вимоги електроінструментальної промисловості до кадмієво-нікелевих і нікель-водневих акумуляторів типу SC:
Заряджайте постійним струмом 1C5A протягом 72 хвилин, відкладіть на 15-30 хвилин
10C5A-15C5A розряд постійного струму до кінцевої напруги 0,7 В/шт
Час розрядки ≥ 4 хвилини або 3,5 хвилини
Постійно циклуйте 10 разів, не менше необхідного часу розрядки
Протягом 2 хвилин після розрядки напруга акумулятора становить не менше 1,0 В/шт
Батарейки для електроінструментів та поодинокі акумулятори необхідно упаковувати в пакети з крафт-паперу.
3.3 Промислові прилади аварійного освітлення (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA тощо) Прилади аварійного освітлення відповідають галузевим вимогам та національним стандартам. Коли промисловість зазвичай використовує акумуляторні батареї, використовуються обмеження постійної напруги та струму. Зарядіть кадмієво-нікелеві та нікель-метал-гідридні акумуляторні батареї, установіть напругу зарядки на 1,43-1,45 В/шт, а час зарядки становить 24 години.
