Типы аккумуляторов | Логический Элемент ⚡ Зарядные устройства для аккумуляторов
Свинцовые аккумуляторы (Pb).Реагентами в свинцовых аккумуляторах служат диоксид свинца (PbO2) и свинец (Pb), электролитом — раствор серной кислоты. Они также называются свинцово-кислотными аккумуляторами. Их разделяют на четыре основные группы; стартерные, стационарные, тяговые и портативные (герметизированные). Наиболее распространенные из свинцовых аккумуляторов — стартерные аккумуляторы, предназначены для запуска двигателей внутреннего сгорания и энергообеспечения устройств машин. В последние годы в основном используются аккумуляторы, не требующие ухода. К недостаткам относят невысокие удельную энергию и наработку, плохую сохранность заряда, выделение водорода.
Стационарные аккумуляторы используются в энергетике, на телефонных станциях, в телекоммуникационных системах, в качестве аварийного источника тока и т.д. Обычно они работают в режиме непрерывного подзаряда.
Относятся к недорогим аккумуляторам.
Тяговые аккумуляторы предназначены для электроснабжения электрокаров, подъемников, шахтных электровозов, электромобилей и других машин. Действуют в режимах глубокого разряда, имеют большой ресурс и низкую стоимость.
Портативные (герметизированные) свинцовые аккумуляторы используются для питания приборов, инструмента, аварийного освещения. К их достоинствам относятся более низкая стоимость по сравнению со стоимостью других портативных аккумулторов, широкий интервал рабочих температур. Недостатками кислотных аккумуляторов являются невозможность хранения в разряженном состоянии, трудность изготовления аккумуляторов малых размеров.
Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd).Реагентами в никель-кадмиевых аккумуляторах служат гидроксид никеля и кадмий, электролитом — раствор КОН, поэтому они именуются щелочными аккумуляторами. Существуют три основных вида никель-кадмиевых аккумуляторов: негерметичные с ламельными (ламельные аккумуляторы) и спеченными электродами (безламельные аккумуляторы) и герметичные.
Наиболее дешевые ламельные никель-кадмиевые аккумуляторы характеризуются плоской разрядной кривой, высокими ресурсом и прочностью, но не низкой удельной энергией. Удельная энергия, скорость разряда Ni-Cd аккумуляторов со спеченными электродами выше, они работоспособны при низких температурах, но дороже, характеризуются эффектом памяти и способностью к тепловому разгону.
Применяются никель-кадмиевые аккумуляторы для питания шахтных электровозов, подъемников, стационарного оборудования, средств связи и электронных приборов, для запуска дизелей и авиационных двигателей и т.п.
Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах, но они дороже герметизированных свинцовых аккумуляторов и характеризуются эффектом памяти. Применялись для питания портативной аппаратуры (сотовых телефонов, магнитофонов, компьютеров и т.д.), бытовых приборов, игрушек и т.д. Недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является применение токсичного кадмия.
Никель-железные аккумуляторы.Вместо кадмия в этих аккумуляторах используется железо. Из-за выделения водорода с самого начала заряда аккумуляторы производят только в негерметичном варианте. Они дешевле никель-кадмиевых аккумуляторов, не содержат токсичный кадмий, имеют длинный срок службы и высокую механическую прочность. Однако они характеризуются высоким саморазрядом, низкой отдачей по энергии, практически неработоспособны при температуре ниже -10 °С. Выпускаются в призматическом виде и используются в основном как тяговые источники тока в шахтных электровозах, электрокарах и промышленных подъемниках.
Никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni-MH).Активным материалом отрицательного электрода является интерметаллид, обратимо сорбирующий водород, т.е. фактически отрицательный электрод является водородным электродом, у которого восстановленная форма водорода находится в абсорбированном состоянии. Разрядная кривая Ni-MH аккумулятора аналогична кривой Ni-Cd аккумулятора.
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. Изготавливаются в герметичном исполнении цилиндрической, призматической и дисковой форм. Применяются для питания портативных приборов и аппаратуры.
Никель-цинковые аккумуляторы.Это щелочные аккумуляторы, у которых отрицательный электрод — цинковый. Удельная энергия никель-цинковых аккумуляторов примерно в 2 раза выше удельной энергии Ni-Cd аккумуляторов. Они характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокой удельной мощностью и относительно невысокой начальной ценой, однако ресурс их мал, поэтому массового применения не имеют. Применяются для питания портативной аппаратуры
Серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы.Активными материалами служат оксид серебра на положительном и цинк или кадмий — на отрицательном электродах соответственно, электролитом является раствор щелочи.
Характеризуются высокими удельными энергиями и мощностью, низким саморазрядом, но весьма дороги. Серебряно-цинковые аккумуляторы имеют незначительный ресурс. Выпускаются в призматической и дисковой формах, применяются для питания портативных приборов и аппаратов, в военной технике.
Никель-водородные аккумуляторы.Отрицательным электродом служит пористый газодиффузионный электрод с платиновым катализатором, на котором обратимо реагирует газообразный водород. Характеризуются высокой удельной энергией и очень высоким ресурсом, но значительным саморазрядом и очень дороги. Применялись в космической технике.
Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion).В качестве отрицательного электрода применяется углеродистый материал, в который обратимо внедряются ионы лития. Активным материалом положительного электрода обычно служит оксид кобальта, в который также обратимо внедряются ионы лития. Электролитом является раствор соли лития в неводном апротонном растворителе.
Аккумуляторы имеют высокую удельную энергию, высокий ресурс и способны работать при низких температурах. Благодаря высокой удельной энергии их производство в последние годы резко увеличилось. Выпускаются в цилиндрической и призматической формах. Они применяются в сотовых телефонах, ноутбуках и других портативных устройствах.
Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol).Анодом служит углеродистый материал, в который обратимо внедряются ионы лития. Активными материалами положительных электродов являются оксиды ванадия, кобальта или марганца. Электролитом является или раствор соли лития в неводных апротонных растворителях, заключенный в микропористую полимерную матрицу, или полимер (полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, поливинилхлорид либо другие), пластифицированный раствором соли лития в апротонном растворителе (гель-полимерный электролит). По сравнению с литий-ионными аккумуляторами литий-полимерные аккумуляторы имеют более высокие удельную энергию и ресурс и лучшую безопасность.
Применяются для питания портативных электронных устройств.
Перезаряжаемые марганцево-цинковые источники тока.Первичные цилиндрические марганцево-цинковые источники тока с щелочным электролитом определенного состава, изготовленные по специальной технологии, могут электрически перезаряжаться. Они характеризуются высокой удельной энергией, малым саморазрядом и невысокой стоимостью, выпускаются в герметичном исполнении, однако имеют очень малый ресурс (до 25-50 циклов), небольшую скорость разряда и наклонную разрядную кривую. Возможность перезаряда такого марганцево-цинкового источники тока отдельно оговаривается производителем.
Характеристики аккумуляторов
Среднее разрядное напряжение аккумуляторов находится в широком диапазоне от 1,25В у никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,5В у литиевых аккумуляторов. С повышением скорости разряда емкость аккумуляторов уменьшается (см. рисунок), причем в минимальной степени у Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов.
Емкость также снижается при понижении температуры. Наибольшое снижение емкости при низких температурах наблюдается у никель-железных аккумуляторов и минимальное снижение — у никель-кадмиевых со спеченными электродами и у свинцовых аккумуляторов. Высокую удельную мощность можно получить от никель-кадмиевых аккумуляторов, свинцовых (стартерных и герметизированных), никель-цинковых и серебряно-цинковых аккумуляторов. Невысокую удельную мощность имеют никель-железные аккумуляторы. Удельная массовая энергия минимальна у свинцовых аккумуляторов и максимальна у литиевых аккумуляторов. Наибольшую наработку имеют никель-водородные аккумуляторы, низким ресурсом характеризуются серебряно-цинковые и никель-цинковые аккумуляторы. Следует отметить, что по мере циклирования уменьшаются емкость, напряжение и соответственно удельная энергия аккумуляторов, причем скорости понижения удельной энергии у разных аккумуляторов существенно различаются. В наименьшей степени снижаются емкость и энергия при циклировании Ni-Cd аккумуляторов.
Наработка зависит от многих причин и прежде всего от глубины разряда. Наиболее высокая скорость саморазряда отмечается у никель-водородных и никель-железных аккумуляторов, наименьшая — у серебряно-кадмиевых и серебряно-цинковых аккумуляторов. К наиболее дешевым принадлежат свинцовые аккумуляторы, к наиболее дорогим — никель-водородные, серебряно-кадмиевые и серебряно-цинковые аккумуляторы.
Влияние тока разряда на емкость отдаваемую аккумулятором:
1-никель-кадмиевые аккумуляторы со спеченным электродом и никель-металлгидридные аккумуляторы, 2-серебрянно-цинковые аккумуляторы, 3- никель-кадмиевые аккумуляторы с ламельным электродом, 4-никель-цинковые аккумуляторы, 5-литий-инные аккумуляторы, 6-свинцовые аккумуляторы, 7-никель-железные аккумуляторы.
Источник: материал сайта http://www.powerinfo.ru/
Никель-металлгидридные аккумуляторы / Хабр
Исследования в области никель-металлгидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса).
Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.
Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов
Преимущества
・ бОльшая емкость — на 40% и более, чем обычные NiCd батареи
・ намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами — циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже
・ простая возможность транспортировки — авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий
・ экологически безопасны — возможна переработка
Недостатки
・ ограниченное время жизни батареи — обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).
・ эффект памяти — NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)
・ Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.
・ Ограниченная мощностная емкость — при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.
・ Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.
・ Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)
Конструкция NiMH аккумуляторов и АКБ
Современные никель-металлгидридные аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах.
Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.
В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Что же обозначают загадочные буквы A и B в составе сплава? – Под символом A скрывается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.
Для отрицательных электродов типа AB5 используется смесь редкоземельных элементов группы лантана (компонент А) и никель с примесями других металлов (кобальт, алюминий, марганец) – компонент B. Для электродов типа AB2 используются титан и никель с примесями циркония, ванадия, железа, марганца, хрома.
Никель-металлгидридные аккумуляторы с электродами типа AB5 имеют большее распространение из-за лучших показателей циклируемости, несмотря на то, что аккумуляторы с электродами типа AB2 более дешевы, имеют большую емкость и лучшие мощностные показатели.
В процессе циклирования происходит колебания объема отрицательного электрода до 15-25% от исходного за счет поглощения/выделения водорода. В результате колебаний объема возникает большое количество микротрещин в материале электрода. Это явление объясняет, почему для нового никель-металлгидридного аккумулятора необходимо произвести несколько «тренировочных» циклов заряда/разряда для приведения значений мощности и емкости аккумулятора к номинальным. Также у образования микротрещин есть и отрицательная сторона – увеличивается площадь поверхности электрода, которая подвергается коррозии с расходованием электролита, что приводит к постепенному увеличению внутреннего сопротивления элемента и снижению емкости. Для уменьшения скорости коррозийных процессов рекомендуется хранить никель-металлгидридные аккумуляторы в заряженном состоянии.
Отрицательный электрод имеет избыточную емкость по отношению к положительному как по перезаряду, так и по переразряду для обеспечения приемлемого уровня выделения водорода.
Из-за коррозии сплава постепенно уменьшается емкость по перезаряду отрицательного электрода. Как только избыточная емкость по перезаряду исчерпается, на отрицательном электроде в конце заряда начнет выделяться большое количество водорода, что приведет к стравливанию избыточного количества водорода через клапаны элемента, «выкипанию» электролита и выходу аккумулятора из строя. Поэтому для заряда никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо специальное зарядное усройство, учитывающее специфику поведения аккумулятора для избегания опасности саморазрушения аккумуляторного элемента. При сборе батареи аккумуляторов необходимо предусмотреть хорошую вентиляцию элементов и не курить рядом с заряжающейся никель-металлгидридной батареей большой емкости.
Со временем в результате циклирования возрастает и саморазряд аккумулятора за счет появления больших пор в материале сепаратора и образовании электрического соединения между пластинами электродов. Эта проблема может быть временно решена путем нескольких циклов глубокого разряда аккумулятора с последующим полным зарядом.
При заряде никель-металлгидридных аккумуляторов выделяется достаточно большое количество тепла, особенно в конце заряда, что является одним из признаков необходимости завершения заряда. При собирании нескольких аккумуляторных элементов в батарею необходима система контроля параметров батареи (BMS), а также наличие терморазмыкающихся токопроводящих соединительных перемычек между частью аккумуляторных элементов. Также желательно соединять аккумуляторы в батарее путем точечной сварки перемычек, а не пайки.
Разряд никель-металлгидридных аккумуляторов при низких температурах лимитируется тем фактом, что эта реакция эндотермическая и на отрицательном электроде образуется вода, разбавляющая электролит, что приводит к высокой вероятности замерзания электролита. Поэтому, чем меньше температура окружающей среды, тем меньше отдаваемая мощность и емкость аккумулятора. Напротив, при повышенной температуре в процессе разряда разрядная емкость никель-металлгидридного аккумулятора будет максимальной.
Знание конструкции и принципов работы позволит с большим пониманием отнестись к процессу эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов. Надеюсь, информация, почерпнутая в статье, позволит продлить жизнь вашей аккумуляторной батареи и избежать возможных опасных последствий из-за недопонимания принципов безопасного использования никель-металлгидридных аккумуляторов.
P.S. youROCK посоветовал вставить несколько графиков и картинок, не хотел этого делать из-за соображений копирайта, однако попробую их вставить со ссылкой на источник
Зависимось характеристик никель-металлгидридной аккумуляторной батареи на 6В от циклирования
емкость и саморазряд показаны в процентах от номинальных
изображение взято с batteryuniversity.com/parttwo-36.htm
Разрядные характеристики NiMH-аккумуляторов при различных
токах разряда при температуре окружающей среды 20 °С
изображение взято с www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781
Никель-металлгидридная батарейка Duracell
изображение взято с www.
P.P.S.
Схема перспективного направления создания биполярных аккумуляторных батарей
схема взятя с Биполярные свинцово-кислотные батареи
Сравнительная таблица параметров различных типов аккумуляторов
| NiCd | NiMH | Lead Acid | Li-ion | Li-ion polymer | Reusable Alkaline |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергетическая плотность (W*час/кг) | 45-80 | 60-120 | 30-50 | 110-160 | 100-130 | 80 (начальная) |
| Внутреннее сопротивление (включая внутренние схемы), мОм |
100-200 при 6В |
200-300 при 6В |
<100 при 12В |
при 7.2В |
200-300 при 7.2В |
200-2000 при 6В |
| Число циклов заряда/разряда (при снижении до 80% от начальной емкости) | 1500 | 300-500 | 200-300 | 500-1000 | 300-500 | 50 (до 50%) |
| Время быстрого заряда | 1 час типовое | 2-4 часа | 8-16 часа | 2-4 часа | 2-4 часа | 2-3 часа |
| Устойчивость к перезаряду | средняя | низкая | высокая | очень низкая | низкая | средняя |
| Саморазряд / месяц (при комнатной температуре) | 20% | 30% | 5% | 10% | ~10% | 0. 3% |
| Напряжение элемента (номинальное) | 1.25В | 1.25В | 2В | 3.6В | 3.6В | 1.5В |
| Ток нагрузки — пиковый — оптимальный |
20C 1C |
5C 0.5C и ниже |
5C 0.2C |
>2C 1C и ниже |
>2C 1C и ниже |
0.5C 0.2C и ниже |
| Температура при эксплуатации (только разряд) | -40 to 60°C |
-20 to 60°C |
-20 to 60°C |
-20 to 60°C |
0 to 60°C |
0 to 65°C |
| Требования к обслуживанию | Через 30 – 60 дней | Через 60 – 90 дней | Через 3 – 6 месяцев | Не требуется | Не требуется | Не требуется |
| Типовая цена (US$, только для сравнения) |
$50 (7.  2В) |
$60 (7.2В) |
$25 (6В) |
$100 (7.2В) |
$100 (7.2В) |
$5 (9В) |
| Цена на цикл (US$) | $0.04 | $0.12 | $0.10 | $0.14 | $0.29 | $0.10-0.50 |
| Начало коммерческого использования | 1950 | 1990 | 1970 | 1991 | 1999 | 1992 |
Никель в батареях
Никель в батареях- Руководство по пониманию технических характеристик батареи
- Катоды с высоким содержанием никеля – обзор
- Общая стоимость владения (TCO) для электромобилей (EV) по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ICE)
Никель (Ni) уже давно широко используется в батареях, чаще всего в никель-кадмиевых (NiCd) и долговечных никель-металлгидридных (NiMH) перезаряжаемых батареях, которые вышли на первый план в 1980-е годы.
Их применение в электроинструментах и первых цифровых камерах раскрыло потенциал портативных устройств, изменив наши представления о том, как мы работаем и живем. В середине 1990-х NiMH аккумуляторы были впервые использованы в автомобилях Toyota Prius. Примерно в то же время появились первые коммерческие приложения для литий-ионных аккумуляторов, сначала в видеокамерах, а затем в смартфонах, ноутбуках и многих других портативных устройствах, которые мы сейчас воспринимаем как должное.
Основным преимуществом использования никеля в батареях является то, что он помогает обеспечить более высокую плотность энергии и большую емкость при меньших затратах. Дальнейшие достижения в технологии никельсодержащих аккумуляторов означают, что они будут играть все более важную роль в системах накопления энергии, помогая сделать стоимость каждого киловатта-часа аккумуляторов более конкурентоспособной. Это делает производство энергии из прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, заменяющих ископаемое топливо более жизнеспособным.
Никель в батареях обеспечивает более высокую плотность энергии и большую емкость при меньших затратах
Аккумуляторы для электромобилей
В тандеме с этой растущей долей рынка технологии аккумуляторов также развиваются, что является еще одной причиной, по которой доля никельсодержащих литий-ионных аккумуляторов в использовании будет расти. Два наиболее часто используемых типа батарей, никель-кобальт-алюминий (NCA) и никель-марганец-кобальт (NMC), содержат 80 % и 33% никеля соответственно; более новые составы NMC также приближаются к 80 % никеля. В большинстве литий-ионных аккумуляторов сейчас используется никель.
Литий-ионные аккумуляторы были включены в электромобили следующего поколения, поскольку их превосходная плотность мощности стала критически важной для движения транспортных средств на большие расстояния. Хотя электромобили (ЭМ) в настоящее время составляют относительно небольшую долю мирового автомобильного парка, их доля на рынке увеличивается и, по прогнозам, будет продолжать быстро расти в ближайшие годы.
По некоторым прогнозам, к 2025 году они будут составлять более 10 % автомобилей, большинство из которых будут питаться от литий-ионных аккумуляторов, содержащих никель. Использование никеля в автомобильных батареях обеспечивает большую плотность энергии и ее хранение при меньших затратах, обеспечивая большую дальность действия транспортных средств, что в настоящее время является одним из сдерживающих факторов для внедрения электромобилей.
Никель в автомобильных аккумуляторах: увеличение запаса хода для транспортных средств
Значение никеля в технологиях аккумуляторных батарей
Электрическая батарея состоит из одного или нескольких гальванических элементов, состоящих из двух электродов — анода и катода — и электролита. Когда два электрода соединены проводником электричества, электроны могут течь от одного к другому. Когда батарея используется для подачи электроэнергии, анод вырабатывает электроны, которые при подключении к внешнему устройству через цепь будут течь и отдавать энергию.
Существует две классификации аккумуляторов. Первичные батареи одноразовые, для одноразового использования; вторичные батареи можно перезаряжать и использовать повторно. Вторичные батареи бывают нескольких разновидностей, например, свинцово-кислотные батареи, используемые в автомобилях, NiCd (никель-кадмиевые), NiMH (никель-металлогидридные) и Li-ion (литий-ионные). Никель является важным компонентом катодов многих конструкций вторичных аккумуляторов, в том числе литий-ионных, как показано в таблице ниже.
| ТИП БАТАРЕИ | КАТОД | АНОД | ЭЛЕКТРОЛИТ | |
| Щелочной | Одноразовый | Марганца диоксид (MnO 2 ) | Цинк | Водно-щелочной |
| Свинцово-кислотный (вторичный) | Перезаряжаемый | Свинца диоксид (PbO 2 ) | Свинец | Серная кислота |
| Никель-кадмий (NiCd) (вторичный) | Перезаряжаемый | Оксигидроксид никеля (NiOOH) | Кадмий | Гидроксид калия |
| Никель-металлогидрид (NiMH) (вторичный) | Перезаряжаемый | Водопоглощающий сплав | ||
| Литий-ионный (LCO) (вторичный) | Перезаряжаемый | Оксид лития-кобальта (LiCoO 2 ) | На основе углерода, обычно графит | |
| Литий-ионный (NMC) (вторичный) | Перезаряжаемый | Литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид (LiNiMnCoO 2 ) | Соль лития в органическом растворителе | |
| Литий-ионный (NCA) (вторичный) | Перезаряжаемый | Литий-никель-кобальт-алюминий (LiNiCoAlO 2 ) |
Никельявляется важным компонентом катодов аккумуляторных батарей многих конструкций.
Аккумуляторы для хранения
Новая технология никельсодержащих аккумуляторов также играет роль в системах накопления энергии, связанных с возобновляемыми источниками энергии. Ветряные турбины или солнечные панели вырабатывают электроэнергию, когда есть ветер или солнце; современная аккумуляторная технология позволяет сохранять эту энергию для использования по мере необходимости.
Современная аккумуляторная технология позволяет сохранять энергию для использования по мере необходимости
Переход к системам накопления энергии во многом был обусловлен значительным ростом использования возобновляемых источников энергии, в первую очередь ветра и солнца. В США ветряная и солнечная энергия составила более половины всех новых генерирующих мощностей за последние три года. Азия и Европа также инвестируют миллиарды в возобновляемые источники энергии.
Однако проблема в том, что ветер не дует и солнце не светит по требованию. Вот почему батареи используются для захвата энергии и высвобождения ее при необходимости, помогая стабилизировать нашу сложную и широко распространенную инфраструктуру электроснабжения.
Экономия за счет масштаба делает литий-ионную технологию доминирующей. Это результат как долгой истории литий-ионных аккумуляторов на рынке бытовой электроники, так и недавних огромных инвестиций в производство литий-ионных аккумуляторов, большая часть которых была направлена на производство электромобилей. Глобальные поставщики катодного материала для литий-ионных аккумуляторов увеличивают производственные мощности по производству никель-марганцево-кобальтового сплава (NMC) с типичным соотношением 33% для каждого элемента.
Утилизация аккумуляторов
Прогнозируется, что использование никельсодержащих литий-ионных аккумуляторов будет расти в геометрической прогрессии, поэтому мощности по сбору и переработке отработанных аккумуляторов будут расти соответственно.
Нормативные требования в отношении ответственности по окончании срока службы, а также безопасного обращения и транспортировки литий-ионных аккумуляторов увеличат потребность в проверенных технологиях переработки. Хотя такие процессы уже существуют и могут быть расширены для удовлетворения спроса, инновационные компании по всему миру изучают эффективные и экономически выгодные методы удовлетворения любого будущего роста спроса.
Эффективная переработка литий-ионных аккумуляторов важна по экологическим причинам из-за их токсичности и безопасности; правильное обращение с батареями и их транспортировка имеют важное значение. Помимо экологических аспектов, ключевым экономическим фактором переработки литий-ионных аккумуляторов являются ценные металлы и их соединения, которые можно восстановить. Сюда, конечно же, входит никель, содержащийся в катодах и анодах, который можно использовать для новых аккумуляторов. Процесс переработки аккумуляторов, который можно было бы лучше описать как процесс восстановления ресурса аккумулятора, может быть пирометаллургическим или гидрометаллургическим, или их комбинацией.
Все более широкое использование в автомобильной промышленности приведет к быстрому развитию мировой индустрии литий-ионных аккумуляторов. Учитывая, что в настоящее время на автомобильные аккумуляторы распространяется гарантия от пяти до восьми лет, утилизация по окончании срока службы станет крупным бизнесом в не столь отдаленном будущем. Кроме того, растущий объем батарей, доступных для переработки в среднесрочной перспективе, вознаградит инвестиции в новые предприятия по переработке и технологические исследования, которые повысят эффективность восстановления материалов и снизят затраты, способствуя экономике замкнутого цикла.
«Беседы о батареях с Парри»: информативные и образовательные беседы с известными учеными и отраслевыми исследователями, ведущими мировые исследования никеля в области накопления энергии и не только.
Батарейный чат с Парри №1: профессор Арумугам Мантирам
Профессор Арумугам Мантирам, известный профессор Техасского университета в Остине, внес свой вклад.
..
Батарейный чат с Парри #2: профессор Фэн Линь
Доктор Фэн Линь — доцент химического факультета Технологического института Вирджинии. В этой батарее…
Узнать большеРазговор о батарее с Парри #3: Доктор Илиас Белхаруак
Доктор Илиас Белхаруак — руководитель отдела электрификации и хранения энергии в Окриджской национальной лаборатории…
Узнать большеБатарейный чат с Парри #4: Профессор Стефано Пассерини
Профессор Стефано Пассерини — директор Института Гельмгольца в Ульме. В этом Battery Chat он…
Узнать большеПодробнее в нашем блоге Chronickels:
Конкурентные технологии для литий-ионных аккумуляторов с высоким содержанием никеля – плюсы и минусы
Ожидается, что рынок электромобилей будет самым крупным и доминирующим рынком литий.
..
Битва аккумуляторов: цена против производительности
Последние три месяца были беспрецедентными. Но среди хаоса и несмотря на падение глобального G…
Узнать большеМонокристаллические никельсодержащие катоды – Беседа с профессором Джеффом Даном
Профессор Джефф Дан, факультет физики и атмосферных наук, Университет Далхаузи, Северная…
Узнать большеБезопасность электромобилей: проблемы и соображения
По мере того, как электромобили (ЭМ) превращаются из нишевых в массовые, и границы между ЭМ и их …
Узнать больше
vimeo.com/video/455914757?app_id=122963″ frameborder=”0″ allow=”autoplay; fullscreen” allowfullscreen=”” title=”Nickel Powering Batteries”> Никель вносит жизненно важный вклад в литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, на которых основана большая часть революции электромобилей.
Вернуться к началу
Спросите у экспертовМы ценим вашу конфиденциальность
Файлы cookie используются для того, чтобы мы могли анонимно анализировать использование нашего веб-сайта и количество посетителей с помощью службы Google Analytics. С политикой конфиденциальности Google Analytics можно ознакомиться здесь. Мы не храним и не отслеживаем какие-либо идентифицирующие пользователя данные о вашем посещении. Вы можете отозвать свое согласие на использование файлов cookie в любое время на странице нашей Политики конфиденциальности.
Я принимаю файлы cookie я отказываюсь от куки
NiCd против NiMH для солнечных батарей
Аккумулятор системы солнечного освещения отвечает за хранение электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, для последующего использования.
Затем эта энергия передается на лампочку. Аккумуляторы нескольких типов питают фонари на солнечных батареях. Ниже приведены особенности NiCd и NiMH для солнечных фонарей в качестве вариантов аккумуляторов. А также, чтобы узнать некоторые факты о работе батареи, например, можно ли заряжать NiMH с помощью зарядного устройства NiCd или нет.
Что такое NiCd и NiMH аккумуляторы?
Перезаряжаемые гаджеты, такие как ноутбуки, дрели, видеокамеры и другая портативная электроника, требующая постоянного питания, часто используют никель-кадмиевые (NiCd или NiCad) батареи . Щелочной электролит, такой как гидроксид калия, используется с электродами из гидроксида оксида никеля и металлическим кадмием в NiCd аккумуляторе. Вальдемар Юнгер придумал и получил патент на NiCd аккумулятор в 1899 году.
NiMH аккумулятор — это никель-металлгидридный аккумулятор (NiMH) — перезаряжаемый аккумулятор, который широко используется в портативных электронных устройствах, таких как портативные компьютеры, сотовые телефоны, видеокамеры и т.
д. Отрицательный электрод NiMH-аккумулятора обычно представляет собой сплав, поглощающий водород, хотя он также может содержать несколько интерметаллических соединений. Как и в никель-кадмиевых батареях Apple, положительный электрод состоит из гидроксида оксида никеля. NiMH аккумуляторы, дебютировавшие в 1989 году, имеют зарядную емкость в два-три раза выше, а срок службы на 40% больше, чем у традиционных никель-кадмиевых аккумуляторов.
Чтобы узнать, какая батарея лучше NiCd или NiMH для солнечных фонарей, которые будут установлены в вашем доме или офисе, рассмотрите следующее.
| ФАКТОР, НА КОТОРОМ ОН ОСНОВАН | NiCd АККУМУЛЯТОР | БАТАРЕЯ NiMH |
| Долговечность и цикл перезарядки | Аккумуляторы NiCd могут долго сохранять заряд и имеют длительный гарантийный срок. NiCd-аккумуляторы полезны в местах с низким уровнем окружающего освещения или в сезоны с меньшим количеством световых часов, поскольку они быстро заряжаются. | Эти батареи можно заряжать и перезаряжать только определенное количество раз, прежде чем они разрядятся. В результате они быстро портятся и становятся дефектными. Когда солнце сядет, вы будете рады, что взяли с собой зарядное устройство. |
| Скорость саморазряда | Равномерный свет солнечных ламп обеспечивается постоянным зарядом NiCd аккумуляторов. Однако, когда энергия заряда батареи уменьшается, свет выключается через непредсказуемые промежутки времени. Есть риск, что свет выключится без предупреждения. | Из-за экспоненциального затухания заряда NiMH яркость лампы со временем будет постепенно уменьшаться. По мере того, как свет от солнечных батарей тускнеет, уменьшается и оставшаяся энергия, что позволяет планировать соответствующим образом. |
| Эффективность | NiCd имеет встроенные солнечные системы, которые часто предпочитают их работоспособность при низких температурах. | NiMH при сильной жаре могут снизить производительность, особенно на открытом воздухе. |
| Экологичность | Кадмий в NiCd делает их вредными для экосистемы. Из-за их опасных свойств переработка невозможна. | Эти батареи безопасны для людей, животных и планеты. возможность повторного использования после исчерпания в качестве полезного ресурса. |
| Эффект памяти | Эффекты памятиNiCds уязвимы и даже перезаряжаются после истощения для максимальной производительности. | Эти батареи не теряют памяти и могут быть перезаряжены до того, как они разрядятся. |
Читайте также: Как остановить мигание солнечных лучей?
Могу ли я использовать NIMH вместо NiCd в солнечных батареях? Солнечные фонари очень популярны благодаря простоте и надежности. Хотя они практически не требуют обслуживания, вам, скорее всего, в какой-то момент придется заменить батареи.
Поскольку никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы являются перезаряжаемыми, вы можете спросить, можно ли их заменить. Ответ на вопрос Могу ли я использовать NIMH вместо NiCd в солнечных батареях зависит от
Солнечные фонари имеют специальные батареи, которые используют солнечные лучи для создания запаса энергии, которая постепенно высвобождается в темноте. Аккумуляторная батарея, будь то Ni-CD или Ni-MH, обычно может повторять цикл сотни раз. Батарея со временем теряет способность преобразовывать солнечную энергию в накопленную энергию и должна быть заменена.
Ni-Cd батареи / Ni-MH батареи разница Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы, несмотря на схожие характеристики, существенно различаются. Ni-Cd батарея заряжается в раз быстрее, чем в раз; тем не менее, он не работает так же хорошо, как никель-металлгидридный аккумулятор, при экстремально низких температурах, что следует учитывать в зависимости от климата.
Батарея Ni-MH может удерживать больше энергии, а химический состав батареи менее вреден для окружающей среды, чем батарея Ni-Cd, но вы все равно должны перерабатывать ее, а не выбрасывать.
Когда приходит время заменить батарею в некоторых установках, производитель освещения, электроприборов или другого электронного оборудования указывает тип используемой батареи. Как правило, Ni-MH батареи можно использовать вместо Ni-Cd батарей , однако следует соблюдать осторожность при их одновременном использовании. Столкнувшись с возможностью создания собственного аккумуляторного блока, рекомендуется учитывать различия между Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторами, а также ваши ожидания в отношении надежности и производительности в конкретных условиях.
Читайте также: Можно ли заряжать солнечные батареи внутри?
Можно ли заменить NiMH на NiCd? Можно ли заряжать NiMH зарядным устройством NiCd? Да, для общих целей вы можете заменить Ni-MH батареи на Ni-Cd батареи .
Тем не менее, вы должны проявлять крайнюю осторожность, чтобы не смешивать их для одновременного использования. Правильная зарядка NiMH элементов и аккумуляторов имеет решающее значение для их функционирования. Знание того, как правильно заряжать их, обеспечит более высокий уровень производительности и более длительный срок службы. Зарядка NiMH-элементов немного сложнее, чем зарядка NiCd-элементов, потому что пиковое напряжение и последующее снижение, используемые для определения полного заряда NiMH-аккумуляторов и элементов, намного меньше.
В работе элемент NiMH очень похож на более известный NiCd аккумулятор. Его кривая разряда очень похожа на кривую NiCad, что позволяет использовать больший заряд, который он может выдержать. Он особенно чувствителен к перезарядке и страдает от снижения емкости, если это происходит.
Когда NiCad полностью заряжен, многие умные зарядные устройства обнаруживают небольшой, но заметный скачок выходного напряжения. Однако увеличение NiMH-ячеек значительно меньше, поэтому его труднее заметить.
