Ni mh аккумуляторы плюсы и минусы: Ni-Cd, Ni-MH, Li-Ion и Li-polymer аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы – купить на radiosila.ru

Никель-металлогидридный аккумулятор (Ni-MH): плюсы и недостатки

Плюсы и минусы > Техника > Никель-металлогидридный аккумулятор (Ni-MH): плюсы и недостатки

Никель-металлогидридный аккумулятор (Ni-MH) – перезаряжаемая батарея, использующаяся для обеспечения электрической энергией различной электронной техники. Такие аккумуляторные батареи получили наибольшее распространение в быту, применяются для питания таких устройств как: фонарики, пульты ДУ, рации, GPS навигаторы, часы, фото- и видеокамеры, портативные медиапроигрыватели, измерительные приборы, детские игрушки и т. д.

Также используются для обеспечения питанием военных радио-коммуникационных систем, переносных терминалов, медицинского оборудования и гибридных автомобилей. Массово производятся с 80-х годов XX века. Но, как и другие виды батарей, имеют свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при выборе.

Особенности и характеристики

Ni-MH или NiMH аккумулятор состоит из следующих компонентов:

1. Металлический изолированный корпус.
2. Анод (плюс) – водородный металлогидридный электрод, чаще всего гидрид никель-литий или никель-лантан.
3. Катод (минус) – оксид никеля.
4. Электролит – гидроксид калия.

В зависимости от формы, размеров и выходных параметров тока, никель-металлогидридные АКБ можно классифицировать на такие основные виды:

• «Пальчиковые» (АА). Напряжение – 1,2 В, ёмкость – 1200-3000 мА·ч.
• «Мизинчиковые» (AAA). Напряжение – 1,2 В, ёмкость – 700-1000 мА·ч.
• «Крона» (C). Напряжение – 9 В, ёмкость – 4200-6500 мА·ч.
• «Бочка» (D). Напряжение – 1,2 В, ёмкость – свыше 8500 мА·ч.

Для узкоспециализированных технических устройств могут производиться и АКБ с другими параметрами. Ni-MH аккумуляторы обладают такими техническими характеристиками:

• Энергетическая плотность – 60-120 Вт·ч/кг.
• Внутреннее сопротивление при напряжении 6 В – 200-300 мОм.
• Количество циклов заряд-разряд при условии зарядки примерно до 80% – около 500.
• Длительность зарядки до полной ёмкости – 2-4 часа.
• Номинальное напряжение – 1,25 В.
• Саморазряд при комнатной температуре – около 30% в месяц. У современных моделей с низким саморазрядом (LSD) параметр составляет около 20% в год.
• Допустимый ток нагрузки – 0,5-5C, где C – номинальная ёмкость элемента питания.
• Допустимый температурный режим эксплуатации – от -20°С до +60°С.
• Срок службы – 1-5 лет, в зависимости от производителя и режима эксплуатации. На практике качественные аккумуляторы могут работать и гораздо дольше.

Такие аккумуляторы имеют сравнительно высокое внутреннее сопротивление, вследствие чего снижается эффективность компонентов. Для снижения сопротивления и продления срока службы нужно соблюдать правило циклования

, согласно которому перед зарядкой элемент необходимо полностью разрядить. Но, нельзя допускать глубокого разряда, в таком случае зарядное устройство не всегда может определить АКБ. Поэтому рекомендуется разряжать примерно до 3%.

Кроме того, каждые несколько месяцев необходимо полностью разряжать и заряжать аккумулятор, чтобы устранить «эффект памяти». Последний состоит в том, что из-за неполной разрядки и последующей зарядки постепенно снижается ёмкость. «Тренировка» путём полного разряда и заряда позволяет восстановить характеристики.

Преимущества Ni-MH аккумуляторов

К основным достоинствам никель-металлогидридных АКБ можно отнести:

• Могут работать при относительно низких температурах. Выдерживают холод до -20°С. Многие другие виды элементов питания теряют ёмкость или вовсе перестают работать и в более тёплых условиях.
• Сравнительно высокая ёмкость. Зависит от размеров и форм-фактора. К примеру, «пальчиковые» АКБ могут иметь ёмкость до 3000 мА·ч. Некоторые производители предлагают и более ёмкие модели.
• Относительно быстрая зарядка. В зависимости от ёмкости в среднем длительность зарядки составляет 2-4 часа.
• Стабильный ток. В процессе работы отсутствуют скачки напряжения.
• Доступная стоимость. Такие элементы питания считаются одними из самых недорогих, поэтому получили широкое распространение в быту.
• Длительный срок службы. При правильной эксплуатации и хранении служат порядка 5 лет и даже более. Срок службы может значительно варьироваться в зависимости от качества изготовления, поэтому рекомендуется покупать изделия известных производителей.
• Меньшее содержание вредных веществ в сравнении с другими типами аккумуляторов, включая свинцовые и литиевые. Это обеспечивает простоту утилизации.
• Менее выраженный «эффект памяти». Данная особенность присутствует, но оказывает гораздо меньшее влияние в отличие от ближайшего аналога – никель-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd). Допустимы подзарядки без полного разряда. Но, всё же периодически требуется полный разряд-заряд. Производители рекомендуют производить полные циклы разряд-заряд примерно раз в 3 месяца.
• Подходят для широкого спектра электронных приборов. Любое устройство, рассчитанное на питание от обычных солевых и щелочных батареек, будет работать и от Ni-MH аккумуляторов.

Недостатки никель-металлогидридных аккумуляторов

Несмотря на большое количество положительных характеристик, такие элементы питания обладают и некоторыми минусами:

• Высокий уровень саморазряда. Обычные Ni-MH батареи при хранении теряют порядка 30% заряда в месяц. Но, сейчас выпускаются преимущественно LSD модели (с низким саморазрядом), которые за год теряют всего порядка 20% заряда.
• Постепенное снижение ёмкости. Спустя примерно 300 циклов заряд-разряд ёмкость падает примерно на 20%.
• Плохо переносят повышенные температуры. Несмотря на то, что производители допускают возможность эксплуатации при температуре до +60°С, характеристики могут ухудшаться уже при температуре выше +25°С.
• Ухудшение рабочих характеристик вследствие перезаряда. Поэтому следует своевременно останавливать зарядку или использовать «умные» зарядные устройства, самостоятельно определяющие полный заряд.
• Не рекомендуется заряжать высокими токами, это приводит к
  снижению ёмкости. Рекомендуется заряжать током 0,2-0,5C. Из-за этого увеличивается время зарядки.
• Несмотря на слабовыраженный эффект памяти, периодически необходимо выполнять полные циклы разряд-заряд.

Выводы и советы

Ni-MH аккумулятор является оптимальным источником питания для всевозможной портативной электроники. Производители многих устройств рекомендуют использовать именно такие элементы питания. Такие АКБ недорогие, поэтому гораздо экономичнее единожды приобрести хорошие аккумуляторы, нежели регулярно менять обычные батарейки. При этом важно правильно использовать и хранить такие аккумуляторы.

Перезаряд и перегрев могут привести к снижению характеристик. Хранить батареи следует в прохладном месте, заряженными на 40-60%. К таким АКБ желательно сразу приобрести хорошее зарядное устройство с функциями восстановления ёмкости и определения уровня заряда. При правильной эксплуатации такие аккумуляторы прослужат как минимум несколько лет, даже если используются интенсивно.

что нужно знать об аккумуляторных батареях и АКБ элементах

Никель-металлогидридные аккумуляторы (ni mh) относятся к группе щелочных. Такие устройства химического типа производят ток, где в качестве катода выступает оксид никеля, а анода — водородный электрод с металлогидрида. Эти устройства похожи по своей структуре к никель-водородным, но они превосходят металлогидридные в несколько раз по ёмкости.

Содержание

1. История создания и развития
2. Цели и назначение
3. Правильная зарядка батарейки
4. Нюансы во время работы
5. Восстановление аккумуляторов
6. Плюсы и минусы металлогидридных устройств
7. Преимущества большой и маленькой ёмкости

История создания и развития

Никель-металлогидридные аккумуляторы начали изготавливать с 60-х годов XX века. А началось производство из-за существенных недостатков их предшественников — никель-кадмиевых устройств. В металлогидридных аккумуляторах могли использоваться разные наборы металлов. Для серийного производства были разработаны специальные сплавы, которые могли работать при комнатной температуре.

Серьёзное массовое производство началось в 80-х годах XX века. Хотя усовершенствование таких устройств происходит и сегодня. Cовременные никель-металлогидридные батареи могут обеспечить до 500 циклов зарядки и разрядки благодаря использованию сплавов никеля и других редкоземельных металлов.

В подобных устройствах типа Крона в основном напряжение изначально равно 8.2 В. Со временем оно постепенно снижается до 7.4 В. После длительного использования последующее снижение происходит значительно быстрее. Металлогидридные батареи владеют более высокой ёмкостью (приблизительно на 20% выше), чем кадмиевые устройства, но меньший срок службы (200−500 циклов заряда/разряда). Также у них более высокая скорость саморазряда, примерно в 1.5−2 раза.

Если говорить о таком факторе, как «эффект памяти», то он здесь практически незаметен. Если аккумулятор постоянно используется, заряжать его можно, даже когда он уже наполовину заряже, но когда он не использовался некоторое время, то нужно сделать профилактику его полным разрядом, а потом зарядом.

Цели и назначение

Такие источники питания зачастую используют для различной техники, нуждающейся в автономной работе. Как правило, подобные технологии применяются в батарейках типа ААА или АА, но бывают и другие варианты, к примеру, баратеи для промышленности. Области использования подобных источников питания намного больше, чем их предшественников. Ni Mh батареи не имеют токсичных составляющих, благодаря этому их используют для многих задач.

На сегодняшний день можно отметить 2 типа подобных устройств:

1. 1500−3000 миллиампер в час. Эта группа применяется для устройств, которые имеют повышенное потребление энергии за короткий промежуток времени.
   Видеокамеры и фотоаппараты, приборы на дистанционном управлении и другие устройства, которые требуют много энергии.
2. 300−1000 миллиампер в час. Такие батарейки используются для устройств, которые употребляют электроэнергию после определённого интервала времени, к примеру, фонари рации или игрушки. Они расходуют энергию очень медленно.

Правильная зарядка батарейки

Заряжать их можно с помощью капельного метода и быстрого. Но в инструкции, как правило, производитель указывает, что заряжать первым способом не рекомендуется, поскольку могут возникнуть сложности в последующем с определением момента прекращения подачи тока в устройство.

Если заряжать их таким образом, то может возникнуть сильный перезаряд, и это приведёт к частичной поломке устройства или уменьшению его ёмкости. Заряжать аккумулятор ni mh нужно с помощью быстрого метода. КПД в этом случае будет немного выше, чем при капельном варианте.

Процесс зарядки батареи можно разделить на несколько пунктов:

• установка аккумулятора в зарядное устройство;
• тип батареи;
• начальная зарядка;
• быстрая зарядка;
• дозарядка;
• поддерживающая зарядка.

Если пошла быстрая зарядка, желательно, чтобы у аккумулятора было хорошее обеспечение. В никель-кадмиевых аккумуляторах достаточно контроля за дельтой. Батарейки ni mh должны иметь контроль как минимум за температурой и дельтой.

Нюансы во время работы

Для долговечной работы аккумуляторных батарей ni mh нужно знать и следовать нескольким советам, регулярное применение которых сможет гарантировать продолжительное пользование. Для этого необходимо знать всего несколько вещей.

Изначально нужно подготовиться к тому, что батареи не должны перегреваться, сильно разряжаться, а также перезаряжаться. В этих условиях продолжительность работы можно увеличить в несколько раз.

Для долговечной работы используют такие методы:

1. Остановка зарядки в связи с изменением скорости роста температуры. Во время зарядки батарея находится под постоянным контролем, и в том случае, когда температура быстро изменяется, происходит автоматическая остановка процесса.
2. Остановка зарядки по максимальному времени.
3. Прекращение заряда по достижению максимальной температуры. Если батарейка запредельно нагрелась и достигла максимальных показателей, процесс быстрой зарядки останавливается.
4. Перед окончанием зарядки устройства происходит снижение подаваемого заряда в связи с повышением температуры батарейки.
5. Максимальное напряжение. Такой способ актуален для старых батареек, которые имеют повышенное внутреннее сопротивление в связи с нехваткой электролита. Происходит автоматическая корректировка максимального напряжения.
6. Максимальное давление. Метод применяется для аккумуляторов с большой ёмкостью. Давление в этом случае будет зависеть от размеров конструкции.

Для того чтобы правильно рассчитать формулу для зарядки ni mh battery, нужно применить следующую формулу: время зарядки равно ёмкости, разделённой на силу тока зарядного устройства. К примеру, есть аккумулятор ёмкостью 4000 миллиампер в час. Зарядное устройство имеет силу тока 1000 миллиампер в час: 4000 / 1000 = 4.

Необходимые правила, которые нужно соблюдать во время эксплуатации АКБ:

1. Такие устройства очень чувствительны к перегреву, и он очень плохо скажется на их работе. Они теряют токоотдачу и способность отдавать имеющийся заряд.
2. Перед активной эксплуатацией элемента батареи для его лучшей работы можно совершить несколько циклов разрядки и зарядки устройства. Это позволит достичь максимальной ёмкости, которая была потеряна во время транспортировки и хранении после производства.
3. Во время долгого хранения без применения в работе аккумулятор нужно оставлять заряженным не более чем на 30−40% от максимальной ёмкости.
4. После зарядки или разрядки батареи нужно дать ей время остыть.
5. Рекомендуется время от времени (каждые 8−10 циклов зарядки) разряжать аккумулятор до 0.98 и полностью заряжать. Это продлит время его эксплуатации.
6. Такие батареи нужно разряжать максимум до показателя 0.98. Если эта цифра будет меньшей, то устройство просто может перестать заряжаться.

Восстановление аккумуляторов

В связи с таким явлением, как «эффект памяти», аккумуляторы время от времени теряют некоторые стартовые показатели и характеристики. Происходит такой эффект, как последствие от многократных циклов неполной зарядки и разрядки.

Батарейка запоминает при этом меньшие (верхнюю и нижнюю) границы и существенно уменьшает свою ёмкость.

Но если уже проблема возникла, нужно правильно тренировать и восстанавливать аккумулятор для её решения. Выполняются такие действия следующим образом:

• с помощью зарядного устройства или лампочки необходимо разрядить батарейку до 0.801 В;
• выполняется полная зарядка.

Если определённый аккумулятор не проходил долго подобной профилактики, то нужно сделать несколько процедур. Тренировку зарядкой и разрядкой желательно проводить раз в 3−4 недели.

Производители аккумуляторных батарей Ni Mh утверждают, что подобный эффект не может отнять более 5% ёмкости. При тренировках важным остаётся использование зарядных устройств с возможностью разрядки с установленным минимальным порогом. Это необходимо для того, чтобы батарея не разрядилась до конца, поскольку она может в последующем вообще не заряжаться. Такое зарядное устройство очень полезно, когда степень заряда аккумулятора неизвестен, и приблизительно предположить его невозможно.

Если уровень заряда неизвестен, то разрядку нужно проводить под тщательным контролем ЗУ, так как это может привести к глубокой разрядке. При проведении профилактики целой батареи нужно сначала её полностью зарядить для того, чтобы выровнять ёмкость.

В том случае, когда аккумулятор уже проработал продолжительное время (2−3 года), то восстановление его подобным способом может оказаться бесполезным. Подобные действия могут помочь только в процессе работы батареи. При эксплуатации батареи, кроме эффекта памяти, также изменяется в меньшую сторону количество залитого электролита. Важно отметить, что лучше проводить профилактику каждого элемента отдельно, чем всей батареи сразу. Это усилит эффект. Работать такие батареи могут 1−5 лет. Это зависит от конкретного производителя и модели.

Плюсы и минусы металлогидридных устройств

Если сравнивать никель-металлогидридные аккумуляторы с кадмиевыми, то значительное преимущество в запасе электроэнергии первых не является только одним их преимуществом. Производители аккумуляторов, отказавшись от использования кадмия, сделали большой шаг навстречу применения экологически чистых материалов.

Это позволяет намного легче решать вопрос с утилизацией использованной продукции.

Благодаря таким достоинствам, как долговечность, экологичность, высокая производительность, а также использование такого материала, как никель, Ni Mh батареи набирают популярность с каждым днём. Также они хороши и тем, что при частых зарядках и разрядках профилактику для восстановления ёмкости нужно проводить раз в 3−4 недели.

Они имеют и свои минусы:

1. Производители таких батарей ограничили один комплект 10 элементами в связи с тем, что со временем увеличивается возможность переполюсовки устройства.
2. Подобные аккумуляторы работают при более узких температурных условиях. Уже при -10 °С или +40 °С они теряют свою работоспособность.
3. Если заряжать такие батареи, то они выделяют много тепла, поэтому нуждаются в специальных предохранителях во избежание перегрева.
4. Часто излишне саморазряжаются. Происходит это в связи с реакцией никелевого электрода с водородом электролита.

При цикле зарядки/разрядки со временем уменьшается количество кристаллической решётки. Это способствует появлению ржавчины и трещин во время взаимодействия с электролитом.

Преимущества большой и маленькой ёмкости

Покупая такие аккумуляторы, не всегда нужно смотреть на их ёмкость. С увеличением ёмкости батареи увеличивается и её саморазряд. В качестве примера можно привести аккумулятор ёмкостью 2400 мАч и 1500 мАч. По прошествии нескольких месяцев использования более сильный аккумулятор потеряет больше ёмкости, чем слабый. Батарея на 2400 мАч за несколько месяцев сравнится по своей ёмкости с 1500 мАч устройством и через некоторое время даже будет иметь силу заряда ниже, чем батарея послабее.

Если рассматривать практику использования таких устройств, то она применяется в устройствах, которые нуждаются в высоком энергопотреблении за короткое время. К примеру, это могут быть плееры, радиоуправляемые модели или видеомагнитофоны.

плюсов и минусов NiMH аккумуляторов и LiPo

Уэйн Харрис

Уэйн Харрис

Менеджер службы поддержки в BBL Batteries

Опубликовано 28 октября 2015 г.

+ Подписаться

Плюсы никель-металлогидридных аккумуляторов

Аккумуляторы NiMH обладают высокой емкостью, до 11 000 миллиампер-часов в течение определенного периода времени. Не содержащие токсичных материалов, они безвредны для окружающей среды и могут быть выброшены в мусор, когда они больше не держат заряд. Эти батареи часто продаются как перезаряжаемые и могут перезаряжаться сотни раз. При использовании в устройствах с высоким энергопотреблением они обеспечивают большую мощность с момента включения устройства.

Недостатки никель-металлогидридных аккумуляторов

Эти батареи дороже, чем обычные щелочные батареи. Они имеют тенденцию внезапно отключать питание, когда у них заканчивается заряд, а не медленно разряжаться. Также они быстро саморазряжаются. Если вы оставите NiMH-батарею в ящике стола на пару месяцев, она разрядится и перед использованием потребуется подзарядка. Производители некоторых NiMH аккумуляторов также проектируют аккумуляторы таким образом, чтобы их можно было заряжать только с помощью зарядного устройства производителя.

Плюсы литий-полимерных аккумуляторов

Аккумуляторы LiPo намного легче других аккумуляторов. Стандартный 3,7-вольтовый одноэлементный LiPo весит около 3,2 грамма. LiPo также продаются как перезаряжаемые батареи, и их можно перезаряжать от нескольких сотен до тысяч раз, если соблюдать осторожность при обслуживании батареи. Они также отличаются высокой скоростью разряда, что означает, что они могут обеспечить питание устройств, требующих большого количества энергии, за короткий период времени. По этой причине энтузиасты моделирования самолетов любят LiPos.

Минусы литий-полимерных аккумуляторов

Несмотря на то, что эти батареи обладают большой емкостью и большим количеством циклов перезарядки, у них есть некоторые важные недостатки. Все литиевые батареи, включая LiPo, могут взорваться или загореться в случае перезарядки, перегрева или повреждения. Их никогда нельзя заряжать без присмотра. Также LiPo батареи требуют специальных зарядных устройств для подзарядки. LiPo аккумуляторы требуют особого ухода и обслуживания, поэтому на них уходит больше времени, чем на стандартные аккумуляторы. Аккумуляторы LiPo относительно новые на рынке, они дороже других аккумуляторов.

• Аккумуляторы аварийного освещения

  27 октября 2015 г.

• Yuasa Pro-Spec в наличии во всех филиалах BBL

  20 октября 2015 г.

• Батареи аварийного освещения

  20 сентября 2015 г.

• SOS Booster – Нет ничего лучше!

  2 сентября 2015 г.

  

• Изготовление аккумуляторных батарей.

  23 августа 2015 г.

• LIR14430 ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ 3,7 В 650 МАЧ

  20 августа 2015 г.

• Yuasa Industrial от BBL Batteries

  23 марта 2015 г.

• Литиевое зарядное устройство

  21 февраля 2015 г.

  

Другие также смотрели

Исследуйте темы

Объяснены преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов – Знания

Сейчас много голосов говорят о том, что Li-ion аккумуляторы полностью заменят NiMH аккумуляторы, а NiMH аккумуляторы уйдут в прошлое и уйдут в историю. В Китае почти все производители выпустили литий-ионные аккумуляторы для замены NiMH-аккумуляторов, что кажется правдой из общей среды. С точки зрения применимости производительность литий-ионных аккумуляторов во многих аспектах лучше, чем у никель-металлогидридных аккумуляторов, но действительно ли на этом никель-металлогидридные аккумуляторы остановятся? Является ли технология аккумуляторов NiMH уже отсталой и должна быть устранена? Фактическая ситуация такова, хотя большая площадь заменяется литиевыми батареями, но реальная полная замена маловероятна, NiMH батареи в настоящее время коммерчески доступны как самая безопасная и экологически чистая энергетическая батарея, во многих областях NiMH батареи по-прежнему являются незаменимыми потребительскими товарами, по сравнению с литиевым батареям нужна более сложная структура BMS, безопасность NiMH-батареи, защита окружающей среды и удобство, с точки зрения стоимости, вопросов безопасности и защиты окружающей среды, намного лучше, чем литий-ионные батареи, поэтому мы не можем быть слишком пессимистичными в отношении никель-водородных батарей, следующий Rydbatt Electronics Xiaobian поможет вам понять преимущества и недостатки никель-водородных батарей.

rydbatt

А, преимущества никель-водородных аккумуляторов

1. низкое внутреннее выходное сопротивление.

2. обычный срок службы.

3. можно разряжать при высокой мощности

4. можно глубоко разряжать.

5. Широкий диапазон допустимых условий заряда и разряда

6. Характеристики плоского разряда (но быстрое снижение в конце цикла).

7. Широкий диапазон рабочих температур.

8. можно быстро зарядить в течение 1 часа.

9. поддержка непрерывной подзарядки, с малой памятью, генерируемой зарядкой.

10. Многоразовый выпускной клапан.

11. легко ремонтируется.

12. Экологичность (без кадмия, ртути и свинца)

13. Безопаснее литиевых батарей.

 

Во-вторых, недостатки никель-металлгидридных аккумуляторов

1. высокая скорость саморазряда.

2. Помимо того, что NiMH аккумуляторы со сверхнизким саморазрядом могут храниться длительное время, обычные NiMH аккумуляторы не подходят для длительного хранения.