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

Содержание

Отличия аккумуляторов NiCd и NiMH, NiZn, NiFe и NiH

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 23.03.2016 01:31
Автор: Abramova Olesya


В течение целых пятидесяти лет портативные устройства для автономной работы могли полагаться исключительно на никель-кадмиевые источники питания. Но кадмий очень токсичный материал, и в 1990-х на смену никель-кадмиевой технологии пришла более экологичная никель-металл-гидридная. По сути эти технологии очень схожи, и большинство характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов передались по наследству никель-металл-гидридным. Но тем не менее, для некоторых применений никель-кадмиевые аккумуляторы остаются незаменимыми и используются по сей день.

Изобретенный Вальдмаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевый аккумулятор имел несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотным, единственным существовавшим тогда аккумулятором, однако был более дорогим из-за стоимости материалов.

Развитие этой технологии было довольно медленным, но в 1932 году был сделан значительный прорыв - в качестве электрода стал использоваться пористый материал с активным веществом внутри. Дальнейшее усовершенствование было сделано в 1947 году и решило проблему газопоглощения, что позволило создать современную герметичную необслуживаемую никель-кадмиевую батарею.

На протяжении многих лет именно NiCd батареи служили в качестве источников питания для двухсторонних радиостанций, экстренной медицинской техники, профессиональных видеокамер и электроинструмента. В конце 1980-х были разработаны ультраемкие NiCd аккумуляторы, которые потрясли мир своей емкостью, на 60% превышающей показатель стандартной батареи. Это было достигнуто благодаря размещению большего количества активного вещества в батарее, но добавились и недостатки - повысилось внутреннее сопротивление и уменьшилось количество циклов заряда/разряда.

NiCd стандарт остается одним из самых надежных и непритязательных среди аккумуляторных батарей, и авиационная отрасль остается верной этой системе.

Тем не менее, долговечность этих аккумуляторов зависит от надлежащего обслуживания. NiCd, и отчасти NiMH аккумуляторы, подвержены эффекту “памяти”, который приводит к потере емкости, если периодически не делать полный цикл разряда. При нарушении рекомендованного режима зарядки аккумулятор будто помнит, что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает электроэнергию только до определенного уровня. (Смотрите: Как восстановить никелевый аккумулятор). В таблице 1 перечислены преимущества и недостатки стандартного никель-кадмиевого аккумулятора.

Преимущества Надежный; большое количество циклов при правильном обслуживании
Единственный аккумулятор, способный к ультрабыстрой зарядке с минимальным стрессом
Хорошие нагрузочные характеристики, прощает их преувеличение
Длительный срок хранения; возможность хранения в разряженном состоянии
Отсутствие специальных требований к хранению и транспортировке
Хорошая производительность при низких температурах
Самая низкая стоимость одного цикла работы среди всех аккумуляторов
Доступен в широком диапазоне размеров и вариантов исполнения
Недостатки Относительно низкая удельная энергоемкость в сравнении с более новыми системами
Эффект “памяти”; необходимость периодического обслуживания для его избежания
Кадмий является токсичным материалом, необходима специальная утилизация
Высокий саморазряд; нуждается в подзарядке после хранения
Низкое напряжение ячейки в 1,2 вольта, требует построения многоячеечных систем для обеспечения высокого напряжения

Таблица 1: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

2. Никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH)

Исследования никель-металл-гидридной технологии начались еще в 1967 году. Однако нестабильность металл-гидрида тормозила разработку, что в свою очередь привело к развитию никель-водородной (NiH) системы. Новые гидридные сплавы, обнаруженные в 1980-х, решили проблемы с безопасностью, и позволили создать аккумулятор с удельной энергоемкостью на 40% большей, чем у стандартного никель-кадмиевого.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы не лишены недостатков. Например, их процесс зарядки более сложен, чем у NiCd. С саморазрядом в 20% за первые сутки и последующей ежемесячной в 10%, NiMH занимают одну из лидирующих позиций в своем классе. Модифицируя гидридный сплав, можно добиться снижения саморазряда и коррозии, но это добавит недостаток в виде уменьшения удельной энергоемкости. Но в случае использования в электротранспорте, эти модификации весьма полезны, так как повышают надежность и увеличивают срок службы батарей.

3. Использование в потребительском сегменте

NiMH батареи в данный момент являются одними из самых легкодоступных. Такие гиганты отрасли как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac признали необходимость присутствия на рынке недорогого и долговечного аккумулятора, и предлагают никель-металл-гидридные источники питания разных типоразмеров, в частности АА и ААА. Производителями тратятся большие усилия, чтобы отвоевать часть рынка у щелочных батарей.

В этом сегменте рынка никель-металл-гидридные батареи являются альтернативой перезаряжаемым щелочным батареям, которые появились еще в 1990 году, но из-за ограниченного жизненного цикла и слабых нагрузочных характеристик не снискали успеха.

В таблице 2 сравниваются удельная энергоемкость, напряжение, саморазряд и время работы батареек и аккумуляторов потребительского сегмента. Представленные в АА, ААА и других типоразмерах, эти источники питания могут использоваться в портативных устройствах. Даже если у них может немного различается номинальный вольтаж, состояние разряда, как правило, наступает при одинаковом для всех фактическом значении напряжения в 1 В. Эта широта значений напряжения допустима, так как портативные устройства имеют некоторую гибкость в плане диапазона напряжений. Главное – необходимо вместе использовать только однотипные электрические элементы. Проблемы безопасности и несовместимость напряжения препятствуют развитию литий-ионных батарей в АА и ААА типоразмере.

Тип батареи Емкость АА версии Напряжение Количество остаточной энергии вследствие саморазряда после 1 года Примерное количество возможных снимков цифровой камерой
NiMH 2700 мАч, перезаряжаемая 1,2В 50% 600 снимков
Eneloop* 2400 мАч, перезаряжаемая 1,2В 85% 500 снимков
Обычная щелочная 2800 мАч, неперезаряжаемая 1,5В 95% 10-летний срок хранения 100 снимков
Перезаряжаемая щелочная 2000 мАч, уменьшается при последующих зарядках 1,4В 95% 100 снимков
Литиевая (Li-FeS2) 2500-3400 мАч, неперезаряжаемая 1,5В Крайне низкий саморазряд, 10-летний срок хранения 690 снимков

Таблица 2: Сравнение различных батарей типоразмера АА.

* Eneloop является торговой маркой корпорации Sanyo, основанной на NiMH системе.

Высокий показатель саморазряда NiMH является причиной продолжающейся озабоченности потребителей. Фонарь или портативное устройство с батареей NiMH разрядится, если не пользоваться им несколько недель. Предложение заряжать устройство перед каждым использованием навряд ли найдет понимание, особенно в случае с фонарями, которые позиционируются как источники резервного освещения. Преимущество щелочной батареи со сроком хранения в 10 лет тут видится бесспорным.

В никель-металл-гидридной батарее от Panasonic и Sanyo под торговой маркой Eneloop удалось значительно уменьшить саморазряд. Eneloop может храниться без подзарядки в шесть раз дольше чем обычная NiMH. Но недостатком такой улучшенной батареи является немного меньшая удельная энергоемкость.

В таблице 3 приведены преимущества и недостатки никель-металл-гидридной электрохимической системы. В таблице не учтены характеристики Eneloop и других потребительских торговых марок.

Преимущества На 30-40 процентов большая емкость по сравнению с NiCd
Менее склонны к эффекту “памяти”, могут быть восстановлены
Простые требования к хранению и транспортировке; отсутствие регулирования этих процессов
Экологически чистые; содержат только умеренно токсичные материалы
Содержание никеля делает утилизацию самоокупающейся
Широкий диапазон рабочих температур
Недостатки Ограниченный срок службы; глубокие разряды способствуют ее уменьшению
Сложный алгоритм зарядки; чувствительны к перезаряду
Особые требования к режиму подзарядки
Выделяют тепло во время быстрой зарядки и разряда мощной нагрузкой
Высокий саморазряд
Кулоновская эффективность на уровне 65% (для сравнения у литий-ионных - 99%)

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH батарей.

4. Железо-никелевые аккумуляторы (NiFe)

После изобретения в 1899 году никель-кадмиевого аккумулятора шведский инженер Вальдмар Юнгнер продолжил исследования и пытался заменить дорогой кадмий более дешевым железом.

Но низкая эффективность заряда и чрезмерное газообразование водорода заставили его отказаться от дальнейшего развития NiFe батареи. Он даже не стал патентовать эту технологию.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил развитие этой электрохимической системы в качестве замены свинцово-кислотному аккумулятору для электрических транспортных средств. Эдисон был уверен, что NiFe намного превосходит свинцово-кислотную систему и рассчитывал на большой успех на зарождавшемся рынке электротранспорта. Но в итоге автомобили с двигателем внутреннего сгорания полностью заняли рынок, а железо-никелевая батарея не заинтересовала производителей даже в роли стартерного аккумулятора или как источник электричества для осветительных приборов. (Смотрите: История электрических силовых агрегатов).

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует в качестве катода гидрат окиси никеля, анода - железо, а электролита - водный раствор гидроксида калия. Ячейка такого аккумулятора генерирует напряжение в 1,2 В.

NiFe устойчив к излишнему перезаряду и глубокому разряду; может эксплуатироваться в качестве резервного источника питания в течение более чем 20 лет. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделали этот аккумулятор самым используемым в горной промышленности в Европе; также он нашел свое применение для обеспечения питания железнодорожной сигнализации, также используется как тяговой аккумулятор для погрузчиков. Можно отметить, что во время Второй мировой войны именно железо-никелевые батареи использовались в немецкой ракете “Фау-2”.

NiFe имеет низкую удельную мощность - примерно 50 Вт/кг. Также к недостаткам стоит отнести плохую производительность при низких температурах и высокий показатель саморазряда (20-40 процентов в месяц). Именно это, вкупе с высокой стоимостью производства, побуждает производителей оставаться верными свинцово-кислотным батареям.

Но железо-никелевая электрохимическая система активно развивается и в недалеком будущем способна стать альтернативой свинцово-кислотной в некоторых отраслях.

Перспективно выглядят экспериментальная модель ламельной конструкции, в ней удалось снизить саморазряд аккумулятора, он стал практически невосприимчив к пагубному воздействию пере- и недозарядки, а его срок службы ожидается на уровне 50 лет, что сопоставимо с 12-летним сроком службы свинцово-кислотной батареи в режиме работы при глубоких циклических разрядах. Ожидаемая цена такой NiFe батареи будет сравнима с ценой литий-ионной, и всего в четыре раза превышать цену свинцово-кислотной.

NiFe аккумуляторы, равно как и NiCd и NiMH, требуют особых правил зарядки - кривая напряжения имеет синусоидальную форму. Соответственно, использовать зарядное устройство для свинцово-кислотного или литий-ионного аккумулятора не выйдет, это даже может навредить. Как и все батареи на основе никеля, NiFe боятся перезаряда - он вызывает разложение воды в электролите и приводит к ее потере.

Сниженную в результате неправильной эксплуатации емкость такого аккумулятора можно восстановить путем приложения высоких токов разрядки (соразмерных значению емкости аккумулятора). Данную процедуру необходимо проводить до трех раз с длительностью периода разряда в 30 минут. Также следует следить за температурой электролита - она не должна превышать 46°С.

5. Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn)

Никель-цинковый аккумулятор похож на никель-кадмиевый тем, что использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению - NiZn обеспечивает 1,65 В на ячейку, в то время как NiCd и NiMH имеют показатель в 1,20 В на ячейку. Заряжать NiZn аккумулятор необходимо постоянным током с значением напряжения 1,9 В на ячейку, также стоит помнить, что этот вид аккумуляторов не рассчитан для работы в режиме подзарядки. Удельная энергоемкость составляет 100Вт/кг, а количество возможных циклов - 200-300 раз. NiZn не имеет в своем составе токсичных материалов и может быть легко утилизирован. Выпускается в различных типоразмерах, в том числе в АА.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую батарею. Позже его разработки были усовершенствованны ирландским химиком Джеймсом Драммом, который установил эти аккумуляторы на автомотрисы, которые курсировали по маршруту Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. NiZn не получил должного развития из-за сильного саморазряда и короткого жизненного цикла, вызванного образованиями дендритов, что также часто приводило к короткому замыканию. Но совершенствование состава электролита уменьшило эту проблему, что дало повод снова рассматривать NiZn для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и широкий диапазон рабочих температур делают эту электрохимическую систему крайне привлекательной.

6. Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 началась разработка никель-металл-гидридных батарей, исследователи столкнулись с нестабильностью гидритов металла, что вызвало сдвиг в сторону развития никель-водородного (NiH) аккумулятора. Ячейка такого аккумулятора включает в себя инкапсулированный в сосуд электролит, никелевый и водородный (водород заключен в стальной баллон под давлением в 8207 бар) электроды.

NiH имеет номинальное напряжение ячейки в 1,25 В, а удельная энергоемкость составляет 40-75 Вт/кг. Преимуществами являются длительный срок службы, даже при глубоких циклах разряда, устойчивость к окружающим воздействиям вследствие низкого показателя коррозии, минимальный саморазряд и выдающейся диапазон рабочих температур — от -28°С до 54°С. Эти свойства делают NiH батареи идеальным решением для использования в спутниках. Ученые пытались разработать версии и для наземного использования, но низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость приводят к нецелесообразности этого направления. Стоимость одной ячейки такого аккумулятора может достигать тысячи долларов. В свое время NiMH батареи заменили в спутниках никель-кадмиевые, сейчас же существует тенденция к замене NiH на литий-ионные. (Смотрите: Альтернативные электрохимические системы).

Последнее обновление 2016-02-16

Отличия аккумуляторов NiCd и NiMH, NiZn, NiFe и NiH

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 23. 03.2016 01:31
Автор: Abramova Olesya


В течение целых пятидесяти лет портативные устройства для автономной работы могли полагаться исключительно на никель-кадмиевые источники питания. Но кадмий очень токсичный материал, и в 1990-х на смену никель-кадмиевой технологии пришла более экологичная никель-металл-гидридная. По сути эти технологии очень схожи, и большинство характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов передались по наследству никель-металл-гидридным. Но тем не менее, для некоторых применений никель-кадмиевые аккумуляторы остаются незаменимыми и используются по сей день.

Изобретенный Вальдмаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевый аккумулятор имел несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотным, единственным существовавшим тогда аккумулятором, однако был более дорогим из-за стоимости материалов. Развитие этой технологии было довольно медленным, но в 1932 году был сделан значительный прорыв - в качестве электрода стал использоваться пористый материал с активным веществом внутри. Дальнейшее усовершенствование было сделано в 1947 году и решило проблему газопоглощения, что позволило создать современную герметичную необслуживаемую никель-кадмиевую батарею.

На протяжении многих лет именно NiCd батареи служили в качестве источников питания для двухсторонних радиостанций, экстренной медицинской техники, профессиональных видеокамер и электроинструмента. В конце 1980-х были разработаны ультраемкие NiCd аккумуляторы, которые потрясли мир своей емкостью, на 60% превышающей показатель стандартной батареи. Это было достигнуто благодаря размещению большего количества активного вещества в батарее, но добавились и недостатки - повысилось внутреннее сопротивление и уменьшилось количество циклов заряда/разряда.

NiCd стандарт остается одним из самых надежных и непритязательных среди аккумуляторных батарей, и авиационная отрасль остается верной этой системе. Тем не менее, долговечность этих аккумуляторов зависит от надлежащего обслуживания. NiCd, и отчасти NiMH аккумуляторы, подвержены эффекту “памяти”, который приводит к потере емкости, если периодически не делать полный цикл разряда. При нарушении рекомендованного режима зарядки аккумулятор будто помнит, что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает электроэнергию только до определенного уровня. (Смотрите: Как восстановить никелевый аккумулятор). В таблице 1 перечислены преимущества и недостатки стандартного никель-кадмиевого аккумулятора.

Преимущества Надежный; большое количество циклов при правильном обслуживании
Единственный аккумулятор, способный к ультрабыстрой зарядке с минимальным стрессом
Хорошие нагрузочные характеристики, прощает их преувеличение
Длительный срок хранения; возможность хранения в разряженном состоянии
Отсутствие специальных требований к хранению и транспортировке
Хорошая производительность при низких температурах
Самая низкая стоимость одного цикла работы среди всех аккумуляторов
Доступен в широком диапазоне размеров и вариантов исполнения
Недостатки Относительно низкая удельная энергоемкость в сравнении с более новыми системами
Эффект “памяти”; необходимость периодического обслуживания для его избежания
Кадмий является токсичным материалом, необходима специальная утилизация
Высокий саморазряд; нуждается в подзарядке после хранения
Низкое напряжение ячейки в 1,2 вольта, требует построения многоячеечных систем для обеспечения высокого напряжения

Таблица 1: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

2. Никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH)

Исследования никель-металл-гидридной технологии начались еще в 1967 году. Однако нестабильность металл-гидрида тормозила разработку, что в свою очередь привело к развитию никель-водородной (NiH) системы. Новые гидридные сплавы, обнаруженные в 1980-х, решили проблемы с безопасностью, и позволили создать аккумулятор с удельной энергоемкостью на 40% большей, чем у стандартного никель-кадмиевого.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы не лишены недостатков. Например, их процесс зарядки более сложен, чем у NiCd. С саморазрядом в 20% за первые сутки и последующей ежемесячной в 10%, NiMH занимают одну из лидирующих позиций в своем классе. Модифицируя гидридный сплав, можно добиться снижения саморазряда и коррозии, но это добавит недостаток в виде уменьшения удельной энергоемкости. Но в случае использования в электротранспорте, эти модификации весьма полезны, так как повышают надежность и увеличивают срок службы батарей.

3. Использование в потребительском сегменте

NiMH батареи в данный момент являются одними из самых легкодоступных. Такие гиганты отрасли как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac признали необходимость присутствия на рынке недорогого и долговечного аккумулятора, и предлагают никель-металл-гидридные источники питания разных типоразмеров, в частности АА и ААА. Производителями тратятся большие усилия, чтобы отвоевать часть рынка у щелочных батарей.

В этом сегменте рынка никель-металл-гидридные батареи являются альтернативой перезаряжаемым щелочным батареям, которые появились еще в 1990 году, но из-за ограниченного жизненного цикла и слабых нагрузочных характеристик не снискали успеха.

В таблице 2 сравниваются удельная энергоемкость, напряжение, саморазряд и время работы батареек и аккумуляторов потребительского сегмента. Представленные в АА, ААА и других типоразмерах, эти источники питания могут использоваться в портативных устройствах. Даже если у них может немного различается номинальный вольтаж, состояние разряда, как правило, наступает при одинаковом для всех фактическом значении напряжения в 1 В. Эта широта значений напряжения допустима, так как портативные устройства имеют некоторую гибкость в плане диапазона напряжений. Главное – необходимо вместе использовать только однотипные электрические элементы. Проблемы безопасности и несовместимость напряжения препятствуют развитию литий-ионных батарей в АА и ААА типоразмере.

Тип батареи Емкость АА версии Напряжение Количество остаточной энергии вследствие саморазряда после 1 года Примерное количество возможных снимков цифровой камерой
NiMH 2700 мАч, перезаряжаемая 1,2В 50% 600 снимков
Eneloop* 2400 мАч, перезаряжаемая 1,2В 85% 500 снимков
Обычная щелочная 2800 мАч, неперезаряжаемая 1,5В 95% 10-летний срок хранения 100 снимков
Перезаряжаемая щелочная 2000 мАч, уменьшается при последующих зарядках 1,4В 95% 100 снимков
Литиевая (Li-FeS2) 2500-3400 мАч, неперезаряжаемая 1,5В Крайне низкий саморазряд, 10-летний срок хранения 690 снимков

Таблица 2: Сравнение различных батарей типоразмера АА.

* Eneloop является торговой маркой корпорации Sanyo, основанной на NiMH системе.

Высокий показатель саморазряда NiMH является причиной продолжающейся озабоченности потребителей. Фонарь или портативное устройство с батареей NiMH разрядится, если не пользоваться им несколько недель. Предложение заряжать устройство перед каждым использованием навряд ли найдет понимание, особенно в случае с фонарями, которые позиционируются как источники резервного освещения. Преимущество щелочной батареи со сроком хранения в 10 лет тут видится бесспорным.

В никель-металл-гидридной батарее от Panasonic и Sanyo под торговой маркой Eneloop удалось значительно уменьшить саморазряд. Eneloop может храниться без подзарядки в шесть раз дольше чем обычная NiMH. Но недостатком такой улучшенной батареи является немного меньшая удельная энергоемкость.

В таблице 3 приведены преимущества и недостатки никель-металл-гидридной электрохимической системы. В таблице не учтены характеристики Eneloop и других потребительских торговых марок.

Преимущества На 30-40 процентов большая емкость по сравнению с NiCd
Менее склонны к эффекту “памяти”, могут быть восстановлены
Простые требования к хранению и транспортировке; отсутствие регулирования этих процессов
Экологически чистые; содержат только умеренно токсичные материалы
Содержание никеля делает утилизацию самоокупающейся
Широкий диапазон рабочих температур
Недостатки Ограниченный срок службы; глубокие разряды способствуют ее уменьшению
Сложный алгоритм зарядки; чувствительны к перезаряду
Особые требования к режиму подзарядки
Выделяют тепло во время быстрой зарядки и разряда мощной нагрузкой
Высокий саморазряд
Кулоновская эффективность на уровне 65% (для сравнения у литий-ионных - 99%)

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH батарей.

4. Железо-никелевые аккумуляторы (NiFe)

После изобретения в 1899 году никель-кадмиевого аккумулятора шведский инженер Вальдмар Юнгнер продолжил исследования и пытался заменить дорогой кадмий более дешевым железом. Но низкая эффективность заряда и чрезмерное газообразование водорода заставили его отказаться от дальнейшего развития NiFe батареи. Он даже не стал патентовать эту технологию.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил развитие этой электрохимической системы в качестве замены свинцово-кислотному аккумулятору для электрических транспортных средств. Эдисон был уверен, что NiFe намного превосходит свинцово-кислотную систему и рассчитывал на большой успех на зарождавшемся рынке электротранспорта. Но в итоге автомобили с двигателем внутреннего сгорания полностью заняли рынок, а железо-никелевая батарея не заинтересовала производителей даже в роли стартерного аккумулятора или как источник электричества для осветительных приборов. (Смотрите: История электрических силовых агрегатов).

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует в качестве катода гидрат окиси никеля, анода - железо, а электролита - водный раствор гидроксида калия. Ячейка такого аккумулятора генерирует напряжение в 1,2 В. NiFe устойчив к излишнему перезаряду и глубокому разряду; может эксплуатироваться в качестве резервного источника питания в течение более чем 20 лет. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделали этот аккумулятор самым используемым в горной промышленности в Европе; также он нашел свое применение для обеспечения питания железнодорожной сигнализации, также используется как тяговой аккумулятор для погрузчиков. Можно отметить, что во время Второй мировой войны именно железо-никелевые батареи использовались в немецкой ракете “Фау-2”.

NiFe имеет низкую удельную мощность - примерно 50 Вт/кг. Также к недостаткам стоит отнести плохую производительность при низких температурах и высокий показатель саморазряда (20-40 процентов в месяц). Именно это, вкупе с высокой стоимостью производства, побуждает производителей оставаться верными свинцово-кислотным батареям.

Но железо-никелевая электрохимическая система активно развивается и в недалеком будущем способна стать альтернативой свинцово-кислотной в некоторых отраслях. Перспективно выглядят экспериментальная модель ламельной конструкции, в ней удалось снизить саморазряд аккумулятора, он стал практически невосприимчив к пагубному воздействию пере- и недозарядки, а его срок службы ожидается на уровне 50 лет, что сопоставимо с 12-летним сроком службы свинцово-кислотной батареи в режиме работы при глубоких циклических разрядах. Ожидаемая цена такой NiFe батареи будет сравнима с ценой литий-ионной, и всего в четыре раза превышать цену свинцово-кислотной.

NiFe аккумуляторы, равно как и NiCd и NiMH, требуют особых правил зарядки - кривая напряжения имеет синусоидальную форму. Соответственно, использовать зарядное устройство для свинцово-кислотного или литий-ионного аккумулятора не выйдет, это даже может навредить. Как и все батареи на основе никеля, NiFe боятся перезаряда - он вызывает разложение воды в электролите и приводит к ее потере.

Сниженную в результате неправильной эксплуатации емкость такого аккумулятора можно восстановить путем приложения высоких токов разрядки (соразмерных значению емкости аккумулятора). Данную процедуру необходимо проводить до трех раз с длительностью периода разряда в 30 минут. Также следует следить за температурой электролита - она не должна превышать 46°С.

5. Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn)

Никель-цинковый аккумулятор похож на никель-кадмиевый тем, что использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению - NiZn обеспечивает 1,65 В на ячейку, в то время как NiCd и NiMH имеют показатель в 1,20 В на ячейку. Заряжать NiZn аккумулятор необходимо постоянным током с значением напряжения 1,9 В на ячейку, также стоит помнить, что этот вид аккумуляторов не рассчитан для работы в режиме подзарядки. Удельная энергоемкость составляет 100Вт/кг, а количество возможных циклов - 200-300 раз. NiZn не имеет в своем составе токсичных материалов и может быть легко утилизирован. Выпускается в различных типоразмерах, в том числе в АА.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую батарею. Позже его разработки были усовершенствованны ирландским химиком Джеймсом Драммом, который установил эти аккумуляторы на автомотрисы, которые курсировали по маршруту Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. NiZn не получил должного развития из-за сильного саморазряда и короткого жизненного цикла, вызванного образованиями дендритов, что также часто приводило к короткому замыканию. Но совершенствование состава электролита уменьшило эту проблему, что дало повод снова рассматривать NiZn для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и широкий диапазон рабочих температур делают эту электрохимическую систему крайне привлекательной.

6. Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 началась разработка никель-металл-гидридных батарей, исследователи столкнулись с нестабильностью гидритов металла, что вызвало сдвиг в сторону развития никель-водородного (NiH) аккумулятора. Ячейка такого аккумулятора включает в себя инкапсулированный в сосуд электролит, никелевый и водородный (водород заключен в стальной баллон под давлением в 8207 бар) электроды.

NiH имеет номинальное напряжение ячейки в 1,25 В, а удельная энергоемкость составляет 40-75 Вт/кг. Преимуществами являются длительный срок службы, даже при глубоких циклах разряда, устойчивость к окружающим воздействиям вследствие низкого показателя коррозии, минимальный саморазряд и выдающейся диапазон рабочих температур — от -28°С до 54°С. Эти свойства делают NiH батареи идеальным решением для использования в спутниках. Ученые пытались разработать версии и для наземного использования, но низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость приводят к нецелесообразности этого направления. Стоимость одной ячейки такого аккумулятора может достигать тысячи долларов. В свое время NiMH батареи заменили в спутниках никель-кадмиевые, сейчас же существует тенденция к замене NiH на литий-ионные. (Смотрите: Альтернативные электрохимические системы).

Последнее обновление 2016-02-16

Отличия аккумуляторов NiCd и NiMH, NiZn, NiFe и NiH

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 23. 03.2016 01:31
Автор: Abramova Olesya


В течение целых пятидесяти лет портативные устройства для автономной работы могли полагаться исключительно на никель-кадмиевые источники питания. Но кадмий очень токсичный материал, и в 1990-х на смену никель-кадмиевой технологии пришла более экологичная никель-металл-гидридная. По сути эти технологии очень схожи, и большинство характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов передались по наследству никель-металл-гидридным. Но тем не менее, для некоторых применений никель-кадмиевые аккумуляторы остаются незаменимыми и используются по сей день.

Изобретенный Вальдмаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевый аккумулятор имел несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотным, единственным существовавшим тогда аккумулятором, однако был более дорогим из-за стоимости материалов. Развитие этой технологии было довольно медленным, но в 1932 году был сделан значительный прорыв - в качестве электрода стал использоваться пористый материал с активным веществом внутри. Дальнейшее усовершенствование было сделано в 1947 году и решило проблему газопоглощения, что позволило создать современную герметичную необслуживаемую никель-кадмиевую батарею.

На протяжении многих лет именно NiCd батареи служили в качестве источников питания для двухсторонних радиостанций, экстренной медицинской техники, профессиональных видеокамер и электроинструмента. В конце 1980-х были разработаны ультраемкие NiCd аккумуляторы, которые потрясли мир своей емкостью, на 60% превышающей показатель стандартной батареи. Это было достигнуто благодаря размещению большего количества активного вещества в батарее, но добавились и недостатки - повысилось внутреннее сопротивление и уменьшилось количество циклов заряда/разряда.

NiCd стандарт остается одним из самых надежных и непритязательных среди аккумуляторных батарей, и авиационная отрасль остается верной этой системе. Тем не менее, долговечность этих аккумуляторов зависит от надлежащего обслуживания. NiCd, и отчасти NiMH аккумуляторы, подвержены эффекту “памяти”, который приводит к потере емкости, если периодически не делать полный цикл разряда. При нарушении рекомендованного режима зарядки аккумулятор будто помнит, что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает электроэнергию только до определенного уровня. (Смотрите: Как восстановить никелевый аккумулятор). В таблице 1 перечислены преимущества и недостатки стандартного никель-кадмиевого аккумулятора.

Преимущества Надежный; большое количество циклов при правильном обслуживании
Единственный аккумулятор, способный к ультрабыстрой зарядке с минимальным стрессом
Хорошие нагрузочные характеристики, прощает их преувеличение
Длительный срок хранения; возможность хранения в разряженном состоянии
Отсутствие специальных требований к хранению и транспортировке
Хорошая производительность при низких температурах
Самая низкая стоимость одного цикла работы среди всех аккумуляторов
Доступен в широком диапазоне размеров и вариантов исполнения
Недостатки Относительно низкая удельная энергоемкость в сравнении с более новыми системами
Эффект “памяти”; необходимость периодического обслуживания для его избежания
Кадмий является токсичным материалом, необходима специальная утилизация
Высокий саморазряд; нуждается в подзарядке после хранения
Низкое напряжение ячейки в 1,2 вольта, требует построения многоячеечных систем для обеспечения высокого напряжения

Таблица 1: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

2. Никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH)

Исследования никель-металл-гидридной технологии начались еще в 1967 году. Однако нестабильность металл-гидрида тормозила разработку, что в свою очередь привело к развитию никель-водородной (NiH) системы. Новые гидридные сплавы, обнаруженные в 1980-х, решили проблемы с безопасностью, и позволили создать аккумулятор с удельной энергоемкостью на 40% большей, чем у стандартного никель-кадмиевого.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы не лишены недостатков. Например, их процесс зарядки более сложен, чем у NiCd. С саморазрядом в 20% за первые сутки и последующей ежемесячной в 10%, NiMH занимают одну из лидирующих позиций в своем классе. Модифицируя гидридный сплав, можно добиться снижения саморазряда и коррозии, но это добавит недостаток в виде уменьшения удельной энергоемкости. Но в случае использования в электротранспорте, эти модификации весьма полезны, так как повышают надежность и увеличивают срок службы батарей.

3. Использование в потребительском сегменте

NiMH батареи в данный момент являются одними из самых легкодоступных. Такие гиганты отрасли как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac признали необходимость присутствия на рынке недорогого и долговечного аккумулятора, и предлагают никель-металл-гидридные источники питания разных типоразмеров, в частности АА и ААА. Производителями тратятся большие усилия, чтобы отвоевать часть рынка у щелочных батарей.

В этом сегменте рынка никель-металл-гидридные батареи являются альтернативой перезаряжаемым щелочным батареям, которые появились еще в 1990 году, но из-за ограниченного жизненного цикла и слабых нагрузочных характеристик не снискали успеха.

В таблице 2 сравниваются удельная энергоемкость, напряжение, саморазряд и время работы батареек и аккумуляторов потребительского сегмента. Представленные в АА, ААА и других типоразмерах, эти источники питания могут использоваться в портативных устройствах. Даже если у них может немного различается номинальный вольтаж, состояние разряда, как правило, наступает при одинаковом для всех фактическом значении напряжения в 1 В. Эта широта значений напряжения допустима, так как портативные устройства имеют некоторую гибкость в плане диапазона напряжений. Главное – необходимо вместе использовать только однотипные электрические элементы. Проблемы безопасности и несовместимость напряжения препятствуют развитию литий-ионных батарей в АА и ААА типоразмере.

Тип батареи Емкость АА версии Напряжение Количество остаточной энергии вследствие саморазряда после 1 года Примерное количество возможных снимков цифровой камерой
NiMH 2700 мАч, перезаряжаемая 1,2В 50% 600 снимков
Eneloop* 2400 мАч, перезаряжаемая 1,2В 85% 500 снимков
Обычная щелочная 2800 мАч, неперезаряжаемая 1,5В 95% 10-летний срок хранения 100 снимков
Перезаряжаемая щелочная 2000 мАч, уменьшается при последующих зарядках 1,4В 95% 100 снимков
Литиевая (Li-FeS2) 2500-3400 мАч, неперезаряжаемая 1,5В Крайне низкий саморазряд, 10-летний срок хранения 690 снимков

Таблица 2: Сравнение различных батарей типоразмера АА.

* Eneloop является торговой маркой корпорации Sanyo, основанной на NiMH системе.

Высокий показатель саморазряда NiMH является причиной продолжающейся озабоченности потребителей. Фонарь или портативное устройство с батареей NiMH разрядится, если не пользоваться им несколько недель. Предложение заряжать устройство перед каждым использованием навряд ли найдет понимание, особенно в случае с фонарями, которые позиционируются как источники резервного освещения. Преимущество щелочной батареи со сроком хранения в 10 лет тут видится бесспорным.

В никель-металл-гидридной батарее от Panasonic и Sanyo под торговой маркой Eneloop удалось значительно уменьшить саморазряд. Eneloop может храниться без подзарядки в шесть раз дольше чем обычная NiMH. Но недостатком такой улучшенной батареи является немного меньшая удельная энергоемкость.

В таблице 3 приведены преимущества и недостатки никель-металл-гидридной электрохимической системы. В таблице не учтены характеристики Eneloop и других потребительских торговых марок.

Преимущества На 30-40 процентов большая емкость по сравнению с NiCd
Менее склонны к эффекту “памяти”, могут быть восстановлены
Простые требования к хранению и транспортировке; отсутствие регулирования этих процессов
Экологически чистые; содержат только умеренно токсичные материалы
Содержание никеля делает утилизацию самоокупающейся
Широкий диапазон рабочих температур
Недостатки Ограниченный срок службы; глубокие разряды способствуют ее уменьшению
Сложный алгоритм зарядки; чувствительны к перезаряду
Особые требования к режиму подзарядки
Выделяют тепло во время быстрой зарядки и разряда мощной нагрузкой
Высокий саморазряд
Кулоновская эффективность на уровне 65% (для сравнения у литий-ионных - 99%)

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH батарей.

4. Железо-никелевые аккумуляторы (NiFe)

После изобретения в 1899 году никель-кадмиевого аккумулятора шведский инженер Вальдмар Юнгнер продолжил исследования и пытался заменить дорогой кадмий более дешевым железом. Но низкая эффективность заряда и чрезмерное газообразование водорода заставили его отказаться от дальнейшего развития NiFe батареи. Он даже не стал патентовать эту технологию.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил развитие этой электрохимической системы в качестве замены свинцово-кислотному аккумулятору для электрических транспортных средств. Эдисон был уверен, что NiFe намного превосходит свинцово-кислотную систему и рассчитывал на большой успех на зарождавшемся рынке электротранспорта. Но в итоге автомобили с двигателем внутреннего сгорания полностью заняли рынок, а железо-никелевая батарея не заинтересовала производителей даже в роли стартерного аккумулятора или как источник электричества для осветительных приборов. (Смотрите: История электрических силовых агрегатов).

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует в качестве катода гидрат окиси никеля, анода - железо, а электролита - водный раствор гидроксида калия. Ячейка такого аккумулятора генерирует напряжение в 1,2 В. NiFe устойчив к излишнему перезаряду и глубокому разряду; может эксплуатироваться в качестве резервного источника питания в течение более чем 20 лет. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделали этот аккумулятор самым используемым в горной промышленности в Европе; также он нашел свое применение для обеспечения питания железнодорожной сигнализации, также используется как тяговой аккумулятор для погрузчиков. Можно отметить, что во время Второй мировой войны именно железо-никелевые батареи использовались в немецкой ракете “Фау-2”.

NiFe имеет низкую удельную мощность - примерно 50 Вт/кг. Также к недостаткам стоит отнести плохую производительность при низких температурах и высокий показатель саморазряда (20-40 процентов в месяц). Именно это, вкупе с высокой стоимостью производства, побуждает производителей оставаться верными свинцово-кислотным батареям.

Но железо-никелевая электрохимическая система активно развивается и в недалеком будущем способна стать альтернативой свинцово-кислотной в некоторых отраслях. Перспективно выглядят экспериментальная модель ламельной конструкции, в ней удалось снизить саморазряд аккумулятора, он стал практически невосприимчив к пагубному воздействию пере- и недозарядки, а его срок службы ожидается на уровне 50 лет, что сопоставимо с 12-летним сроком службы свинцово-кислотной батареи в режиме работы при глубоких циклических разрядах. Ожидаемая цена такой NiFe батареи будет сравнима с ценой литий-ионной, и всего в четыре раза превышать цену свинцово-кислотной.

NiFe аккумуляторы, равно как и NiCd и NiMH, требуют особых правил зарядки - кривая напряжения имеет синусоидальную форму. Соответственно, использовать зарядное устройство для свинцово-кислотного или литий-ионного аккумулятора не выйдет, это даже может навредить. Как и все батареи на основе никеля, NiFe боятся перезаряда - он вызывает разложение воды в электролите и приводит к ее потере.

Сниженную в результате неправильной эксплуатации емкость такого аккумулятора можно восстановить путем приложения высоких токов разрядки (соразмерных значению емкости аккумулятора). Данную процедуру необходимо проводить до трех раз с длительностью периода разряда в 30 минут. Также следует следить за температурой электролита - она не должна превышать 46°С.

5. Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn)

Никель-цинковый аккумулятор похож на никель-кадмиевый тем, что использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению - NiZn обеспечивает 1,65 В на ячейку, в то время как NiCd и NiMH имеют показатель в 1,20 В на ячейку. Заряжать NiZn аккумулятор необходимо постоянным током с значением напряжения 1,9 В на ячейку, также стоит помнить, что этот вид аккумуляторов не рассчитан для работы в режиме подзарядки. Удельная энергоемкость составляет 100Вт/кг, а количество возможных циклов - 200-300 раз. NiZn не имеет в своем составе токсичных материалов и может быть легко утилизирован. Выпускается в различных типоразмерах, в том числе в АА.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую батарею. Позже его разработки были усовершенствованны ирландским химиком Джеймсом Драммом, который установил эти аккумуляторы на автомотрисы, которые курсировали по маршруту Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. NiZn не получил должного развития из-за сильного саморазряда и короткого жизненного цикла, вызванного образованиями дендритов, что также часто приводило к короткому замыканию. Но совершенствование состава электролита уменьшило эту проблему, что дало повод снова рассматривать NiZn для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и широкий диапазон рабочих температур делают эту электрохимическую систему крайне привлекательной.

6. Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 началась разработка никель-металл-гидридных батарей, исследователи столкнулись с нестабильностью гидритов металла, что вызвало сдвиг в сторону развития никель-водородного (NiH) аккумулятора. Ячейка такого аккумулятора включает в себя инкапсулированный в сосуд электролит, никелевый и водородный (водород заключен в стальной баллон под давлением в 8207 бар) электроды.

NiH имеет номинальное напряжение ячейки в 1,25 В, а удельная энергоемкость составляет 40-75 Вт/кг. Преимуществами являются длительный срок службы, даже при глубоких циклах разряда, устойчивость к окружающим воздействиям вследствие низкого показателя коррозии, минимальный саморазряд и выдающейся диапазон рабочих температур — от -28°С до 54°С. Эти свойства делают NiH батареи идеальным решением для использования в спутниках. Ученые пытались разработать версии и для наземного использования, но низкая удельная энергоемкость и высокая стоимость приводят к нецелесообразности этого направления. Стоимость одной ячейки такого аккумулятора может достигать тысячи долларов. В свое время NiMH батареи заменили в спутниках никель-кадмиевые, сейчас же существует тенденция к замене NiH на литий-ионные. (Смотрите: Альтернативные электрохимические системы).

Последнее обновление 2016-02-16

К концу года 80% батарей для электромобилей будут с высоким содержанием никеля

Основной потребитель никеля (73%) традиционно производство нержавеющей стали. И спрос в этой отрасли поддерживается увеличением производства нержавеющей стали в Китае и Индонезии. На долю Китая приходится примерно половина мирового производства и потребления стали. Что касается нержавеющей, то в 2019 г. ее производство (с содержанием никеля 10%) в Китае составит, по прогнозам, 13,5 млн т из всего примерно 40 млн т в мире.

Импорт никеля в Китай за первые шесть месяцев 2019 г. вырос на 43% (в годовом сопоставлении), составив 300 000 т, сообщает в полугодовом отчете компания «Норникель», подконтрольная «Интерросу» Владимира Потанина. Компания производит 10% первичного и 23% рафинированного никеля в мире.

Но производство нержавеющей стали – не единственный рынок потребления никеля, уверены в компании, все больший спрос предъявляют производители аккумуляторных батарей для электромобилей – никель служит материалом для катодов. Пока спрос не превышает 4% мирового потребления никеля, но быстро растет, пишет «Норникель». В 2018 г. потребление никеля производителями автобатарей составляло 70 000 т. В 2019 г. оно вырастет на 28,6%, а в 2020 г. – еще на 27,8%, приводит данные компания. Доля никелевых батарей в этом году составит 80%. Всего в 2019 г. будет произведено порядка 500 000 т катодов. Еще в 2017 г. доля никелевых катодов не превышала 50%, а их производство было менее 400 000 т.

По данным Международного энергетического агентства, в 2018 г. продажи новых электромобилей в мире (включая гибриды) выросли почти на 70% – с 1,17 млн до 1,97 млн шт. К 2025 г. производство гибридных автомобилей и автомобилей на батареях превысит 25 млн шт., прогнозирует «Норникель». Для бензинового или дизельного автомобиля требуется 2–4 кг никеля, по данным компании, для гибрида – в 2,5–3,75 раза больше: от 5 до 15 кг, а для электромобиля – от 30 до 110 кг никеля, в 15–27,5 раза больше, чем для обычного автомобиля. В первом полугодии 2019 г. продажи никеля уже выросли на 13% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, отчитался «Норникель». На рынке сохраняется дефицит никеля – в 2019 г. он составит 67 000 т, что провоцирует рост цен на металл. За полгода он подорожал на 44,7% до $15 665 за 1 т.

Батареи стали крупным и быстро растущим рынком для никеля, соглашается младший директор Fitch Вячеслав Демченко. По его оценкам, потребление никеля в автомобильных батареях может вырасти более чем в 2 раза за пять лет и составить 10% общего потребления этого металла. Никель будет вытеснять более дорогой и редкий кобальт в аккумуляторах, поясняет эксперт. Однако серьезного дефицита никеля на рынке возникнуть не должно, уверен Демченко: рост спроса на этот металл будет стимулировать компании увеличивать его предложение. Одним из главных направлений в стратегии развития «Норникеля» до 2025 г. является увеличение производства цветных металлов – оно должно вырасти к 2020 г. на 5–8% в сравнении с показателями 2017 г. А после 2025 г. компания планирует увеличить производство цветных металлов еще на 15%. Это позволит компании удовлетворить растущий спрос, вызванный структурными изменениями в автомобильной промышленности. И компания ожидает, что дефицит никеля к 2020 г. сократится до 27 000 т.

«Норникель» более устойчив к макроэкономическим факторам, чем его конкуренты, полагает аналитик «Атона» Андрей Лобазов. Риски замедления китайской экономики, конечно, оказывают негативное влияние на цены металлов, производимых «Норникелем», но такие процессы, как трансформация автомобильной отрасли, идут независимо от большинства глобальных факторов, что позволяет «Норникелю» показывать опережающую динамику прибыли, заключает эксперт.

Аккумуляторные батареи для мобильных телефонов / Смартфоны

Автор: Captain Nemo

Данная статья посвящена аккумулятором, применяемых в качестве элементов питания в сотовых телефонах. Однако общие эксплутационные характеристики применимы и для аккумуляторов, используемых в другой технике.

1. Виды аккумуляторов.

В современной промышленности применяются батареи, основанные на различных химических реакциях. Рассмотрим некоторые из них:

Аккумуляторы, применяемые в качестве элементов питания сотовых телефонов:

  • Никель-кадмиевые (NiCd) (nickel cadmium)
  • Никель-металл гидридные (NiMH) (nickel metal-hydride)
  • Литий-ионные (Li-Ion) (lithium ion)
Другие виды аккумуляторов (например SLA - Sealed lead acid, герметичные свинцово-кислотные батареи) в данной статье рассматриваться не будут, т. к. они практически не применяться в современных сотовых телефонах.

Литий-полимерные (Li-Pol) (lithium polymer) аккумуляторы не будут рассмотрены по причине малой распространённости и отсутствии их точных характеристик, которые в принципе соизмеримы с характеристиками других аккумуляторов на основе лития. Данный вид аккумуляторов набирает популярность благодаря своей некритичности к форме конечного элемента питания.
 

2. Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы.

Технические характеристики:

Внутреннее сопротивление 150 - 400 mOm.
Энергетическая плотность > 4 Wh
Степень саморазряда первые 7 дней > 15%
Степень саморазряда за первый месяц > 20%
Номинальное количество циклов заряда/разряда > 1000
Максимальное количество циклов заряда/разряда > 2500
Срок хранения нового аккумулятора до 4х лет.
Cрок службы ограничен кол-вом циклов зар./разр.

Достоинства: Низкая стоимость, высокая вероятность восстановления, работа в широком диапазоне температур, быстрая зарядка.

Недостатки: Высокая степень саморазряда, эффект "памяти", большие размеры, токсичность при неправильной утилизации.

Общая информация: Аккумулятор должен поставляться полностью разряженным. Аккумулятор не должен находится в зарядном устройстве значительное время (более 2х суток), т.к. это ухудшает его характеристики. Для избежания проявления эффекта "памяти" рекомендуется полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой (по крайней мере раз в неделю). Никель-кадмиевый элемент питания можно восстановить от образовавшихся кристаллов с вероятностью около 60%.

Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор более эффективен при использовании в режиме сильного разряда, т. е. если Вы много разговариваете - это предпочтительный режим разрядки.
 

3. Никель-металл гидридные (NiMH) аккумуляторы.

Технические характеристики:
Внутреннее сопротивление 250 - 700 mOm
Энергетическая плотность > 5,5 Wh
Степень саморазряда первые 7 дней > 15%
Степень саморазряда > 30%
Номинальное количество циклов заряда/разряда за первый месяц > 350
Максимальное количество циклов заряда/разряда > 800
Срок хранения нового аккумулятора до 4х лет
Cрок службы ограничен кол-вом циклов зар./разр.

Достоинства: Низкая стоимость, незначительный эффект памяти, высокая ёмкость, низкая токсичность.

Недостатки: Высокая степень саморазряда, малое количество циклов заряда/разряда, более сложное (и дорогое) устройство зарядки (в сравнении с NiCd).

Общая информация: Аккумулятор должен поставляться полностью разряженным. Аккумулятор не должен находится в зарядном устройстве значительное время (более 2х суток), т.к. это ухудшает его характеристики. Эффект "памяти" не значителен, однако рекомендуется эксплуатировать данный вид аккумуляторов, как и NiCd (полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой (по крайней мере раз в неделю). Восстановлению NiMH аккумуляторы поддаются плохо. Вероятность около 15 процентов.

Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор более эффективен при использовании в режиме постоянного слабого (порядка 1/2 - 1/3 паспортного) разряда, в связи с чем оптимален при частом нахождении телефона в режиме ожидания. Однако частично данное свойство компенсируется высокой степенью саморазряда. Многие фирмы-производители сотовых телефонов (в том числе и уважаемая мною NOKIA) указывают в своих инструкциях что данные аккумуляторы не обладают эффектом "памяти". Отнеситесь к данным утверждениям скептически - это маркетинговый ход, который основан на том, что в сравнении с NiCd аккумуляторами данный эффект проявляется в меньшей степени.
 

4. Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы.

Технические характеристики:
Внутреннее сопротивление 300 - 600 mOm.
Энергетическая плотность > 6,5 Wh
Степень саморазряда пренебрежимо мала (> 3% в месяц.)
Номинальное количество циклов заряда/разряда > 1000.
Максимальное количество циклов заряда/разряда > 2000.
Срок хранения нового аккумулятора около года.
Cрок службы около полутора лет.

Достоинства: Высокая ёмкость, отсутствие эффекта "памяти", малые габариты, большое количество циклов заряда/разряда.

Недостатки: Высокая стоимость, быстрое старение (через 1,5 - 2 года аккумулятор может стать непригоден к использованию) в не зависимости от интенсивности использования, потенциальная опасность при использовании (первые модели этих батарей часто взрывались при зарядке).

Общая информация: Аккумулятор должен поставляться заряженным на 80-90% . Аккумулятор может (и должен, если не используется) находиться в зарядном устройстве значительное время. Восстановлению данные аккумуляторы не подлежат (не верьте "умельцам").

Специфика использования в мобильном телефоне: Аккумулятор эффективен при интенсивном использовании сотового телефона. На период своей службы (около года) он будет оптимален в сравнении с батареями на основе никеля.

5. Эффект "памяти".

Проявляется у аккумуляторов на основе никеля, является следствием неполной зарядки. Часть аккумулятора, которая не разряжается "отмирает" (образуются кристаллические соединения).
Для избежания данного эффекта рекомендуется полностью разряжать батарею перед зарядкой. Для этого существуют специальные устройства зарядки, которые перед циклом заряда производят полный разряд аккумулятора. Настоятельно рекомендуется приобретение зарядного устройства с данным алгоритмом работы. Идеальным является разряд/заряд в специальном анализаторе. Но из-за его высокой стоимости он редко является "элементом интерьера" комнаты обычного пользователя сотового телефона ;-).
Если возможности заряжать аккумулятор на специальном зарядном устройстве нет, то необходимо перед зарядкой полностью разрядить батарею в телефоне (например позвонив в по бесплатному номеру абонентской службы Bee line. Времени, в течении которого Вы будете ждать ответа оператора, вполне хватит что бы "добить" севшую батарею ;-). В некоторых компаниях - операторах есть специальный сервисный телефон для этих целей.
 

6. Методы зарядки.

Следует различать методы зарядки аккумуляторных батарей:
1. Быстрая зарядка - обычно производится самим телефоном с помощью сетевого адаптера, поставляемого в комплекте (за зарядку отвечает именно телефон, "шнурик" - это лишь преобразователь/стабилизатор). Зарядка идёт повышенным током, эффективность её ниже стандартной. Даёт выигрыш по времени, рекомендуется использовать лишь в случае необходимости.

2. Стандартная зарядка - производится специальным зарядным устройством. Процесс зарядки идёт оптимальным для данного аккумулятора током, длительность и эффективность зарядки выше, нежели "быстрой". Зачастую совмещена с процессом предварительного полного разряда батареи.

Рекомендуется пользоваться именно данным методом.

Эта информация актуальна лишь для батарей на основе никеля. Литиевые батареи к методу зарядки не критичны (конечно, необходимо, что бы зарядка осуществлялась с соответствии с требованиями производителя. Вполне допустимо заряжать только в телефоне).

Используйте оригинальные зарядные устройства.
 

7. Обслуживание.

Можно конечно использовать аккумулятор на полную, не заботясь о "каком то эффекте памяти" и т.д. Но и срок службы его заметно сохраниться.
Если же Вы не относитесь к "новым русским пофигистам" то:
1. Храните аккумулятор в прохладном месте (можно и в холодильнике, только в герметичной упаковке).
2. Старайтесь не использовать аккумулятор в предельных температурах.
3. Очищайте контакты батареи от образующихся на них окислов.
4. Перед началом эксплуатации нового аккумулятора полностью зарядите его. Не доверяйте индикации примитивных зарядных устройств (в том числе и встроенных в телефон) - заряжайте в этот период аккумулятор на 2-3 часа дольше, чем это необходимо по показанию индикаторов зарядного устройства. В идеале - данную процедуру осуществить на специализированном анализаторе.
5. Покупайте только фирменные зарядные устройства. Это тот случай, когда скупой платит дважды. Дешёвые устройства зачастую не соответствуют заявленным характеристикам, а зачастую и вовсе используют упрошённые алгоритмы зарядки/разрядки. Т.к. при зарядке аккумуляторов критична стабильность параметров заряда (при заряде аккумуляторов на основе никеля постоянен ток заряда, кислотных и литиевых - напряжение), то неверно работающим устройством Вы можете значительно сократить жизнь своей батареи.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Довольно часто, в "довесок" к телефону нерадивый продавец даёт ещё и китайскую вариацию на тему "автомобильное зарядное устройство". Категорически не рекомендую их использовать - есть довольно много фактов порчи ими аккумулятора, особенно это относится к современным низковольтовым батареям (например Nokia 61**, 3210 и т.д.). Если использовать такой аппарат с активизированными инженерными функциями (Nokia Net Monitor, 20 - 23), то можно самому проверить, нормальное ли напряжение обеспечивает адаптер питания.

6. Если есть возможность - периодически обслуживайте свой Ni** аккумулятор в специализированном сервис-центре - срок его службы продлится за счёт восстановления его первоначальных свойств на специальных анализаторах.
7. Не используйте аккумуляторы не по назначению.
8. Не разряжайте аккумуляторы кустарными способами (лампочкой и т.д.)


 

8. Аккумуляторы, бывшие в употреблении.

Я бы не рекомендовал приобретение таких батарей как отдельно, так и в комплекте сотового телефона. Степень износа (в случае никелевых) или "старости" (литиевые) аккумуляторов достоверно установить без соответствующей аппаратуры не представляется возможным.
Один совет - если Вы имели опыт эксплуатации данной марки аккумуляторов и знаете приблизительное время его полного заряда - можно попробовать его зарядить, предварительно разрядив. Чем больше будут отклонения по времени заряда от нового аккумулятора - тем хуже эта батарея (особенно критично, если аккумулятор зарядился (по индикации зарядного устройства) слишком быстро - верный признак его непригодности. Он разрядиться с той же "резвостью").

Покупка восстановленных NiCd аккумуляторов в фирмах, на этом специализирующихся вполне уместна. Требуйте полного тестирования аккумулятора.
 

9. Выводы.

В настоящее время выбор складывается практически из двух видов аккумуляторов - NiMH и Li-Ion. При одинаковой ёмкости, стоит определиться, что предпочтительнее - низкая цена и теоретически больший срок службы (NiMH), или простое обслуживание и больший срок службы при интенсивной эксплуатации (LiIon, тоже справедливо и для LiPol).
Никель-кадмиевые аккумуляторы сейчас практически не используются в новых моделях телефонов, где на их место пришли метал-гидридные собратья.
Если же у Вас телефон с морально устаревшей NiCd батареей, то не стоит расстраиваться - по некоторым параметрам они превосходят NiMH при должном обслуживании.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Железо-никелевый аккумулятор - Справочник химика 21


    Щелочные аккумуляторы значительно легче свинцовых, но дают более низкие напряжения. Рабочее напряжение железо-никелевого аккумулятора составляет приблизительно 1,3—1,2 В для кадмиевого аккумулятора оно несколько меньше. Для щелочного аккумулятора выходы по току меньше, чем для свинцового, а вследствие значительно большей разности между зарядным и разрядным напряжениями выход по энергии составляет только 55—66%. Но зато щелочные аккумуляторы меньше боятся механической тряски, имеют большой срок службы, могут систематически работать с перегрузкой и не выходят из строя при хранении в разряженном состоянии. Электролит щелочного аккумулятора поглощает СО 2 из атмосферы, в результате чего уменьшается его проводимость, поэтому электролит приходится время от времени обновлять. [c.18]     На положительном электроде как кадмиево-никелевого, так и железо-никелевого аккумуляторов протекает один и гот же процесс. Масса положительного электрода после заряда содержит водную окись никеля и небольшое количество водной дву-140 [c. 140]

    Из соединений никеля важнейшее практическое значение имеет оксид никеля (III), применяемый при изготовлении щелочных кадмиево-никелевых или железо-никелевых аккумуляторов (см, разд. 38.4). [c.529]

    Уравнение реакции работы щелочного железо-никелевого аккумулятора [c.170]

    В чем преимущества щелочных железо-никелевых аккумуляторов перед кислотными—свинцовыми  [c.345]

    В железо-никелевом аккумуляторе электролитом служит 30%-ный раствор КОН. Активная масса отрицательного электрода — губчатое железо, положительного электрода — ЫЮ(ОН). Процесс разрядки и зарядки [c.221]

    Характеристика тяговых щелочных железо-никелевых аккумуляторов [c.904]


    Помимо окисления Ni (0Н)2 чисто химическим путем, перевод его в Ni(OH)a может быть достигнут электрохимически. На этом процессе основана зарядка щелочных аккумуляторов (железо-никелевый аккумулятор Эдисона).[c.390]

    Железо-никелевый аккумулятор Эдисона, в противоположность свинцовому, хорошо переносит перегрузки и долгое стояние в заряженном состоянии. Благодаря этому, а также малому весу, он часто применяется вместо свинцового для обслуживания передвижных установок. Его напряжение на клеммах при разрядке составляет приблизительно 1,3 в, при зарядке 1,7 в. Вследствие значительной разницы между зарядным и разрядным напряжением он не обладает хорошим коэффициентом полезного действия поэтому для больших стационарных установок обычно пользуются свинцовым аккумулятором. [c.390]

    Щелочные кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы. Кадмиево-никелевые (условное обозначение КН) и железо-никелевые (ЖН) аккумуляторы весьма сходны между собой. Основное их различие состоит в материале пластин отрицательного электрода в аккумуляторах КН они кадмиевые, а в аккумуляторах ЖН — железные. Наиболее широкое применение имеют аккумуляторы КН. [c.684]

    Гидроокись никеля (III) черного цвета, обладает сильными окислительными свойствами, используется в щелочных железо-никелевых аккумуляторах.[c.159]

    Заслуживает упоминания применение ЬЮН в качестве добавки к щелочным аккумуляторам. Добавка ЫОН к КОН-Ь + МаОН повышает емкость аккумулятора на 12%, удельное сопротивление на 21%, срок службы железо-никелевого аккумулятора удлиняется в 2—3 раза (приведенные данные относятся к случаю добавки 21 г/л ЬЮН-НгО в электролит КОН с Р= 1,19—1,21 г см ). [c.13]

    В качестве примера обратимых химических источников тока рассмотрим принцип действия свинцового и железо-никелевого аккумуляторов. / [c.261]

    Нри разрядке аккумулятора на железном электроде идет окисление железа (до двухвалентного) с образованием труднорастворимого гидроксида железа, а на никелевом электроде - восстановление трехвалентного никеля до двухвалентного с образованием труднорастворимого гидроксида никеля. Нри зарядке процессы в аккумуляторе протекают в обратном направлении. ЭДС железо-никелевого аккумулятора приблизительно равна F3B. [c. 62]

    Железо-никелевый аккумулятор. В данном аккумуляторе роль губчатого свинца выполняет спрессованный порошок железа со специальными добавками, а роль диоксида свинца — гидроксид никеля (III) (или гидратированный оксид никеля N 203-НдО), к которому добавляют чистый графит для увеличения электропроводности. Электролитом является раствор КОН ( 23%-ный). [c.186]

    Электродвижущая сила железо-никелевого аккумулятора составляет обычно 1,33—1,35 в. Эти аккумуляторы более удобны в обращении. Однако они обладают более низким коэффициентом отдачи — отдают в форме электрического тока приблизительно лишь 50% энергии, поглощенной при зарядке. Найдено, что прибавка ЫОН к электролиту улучшает работу щелочного аккумулятора. [c.355]

    Разрядка аккумулятора происходит при напряжении около 1,3 в по достижении 1,0 в ее прекращают. Несмотря на меньший по сравнению со свинцовым аккумулятором коэффициент отдачи (50%) и меньшую разрядную э. д. с., железо-никелевый аккумулятор в ряде случаев успешно с ним конкурирует. Это объясняется его малым весом, большим сроком службы и простотой ухода. [c.221]

    ЖЕЛ ЕЗА(И) ГИДРОКСИД Fe(OH)2, бледно-зеленое аморф-ное или крист. В-BOj разл > 150 С плохо раств. в воде окисл. на воздухе до гидроксида Р е(Ш). Промежут. продукт при изготовлении активной массы железо-никелевых аккумуляторов, оксидов Fe. [c.200]

    В железо-никелевом аккумуляторе [c.62]

    Приведенные полуреакции показывают, что при работе аккумулятора концентрация основания в электролите не изменяется. Железо-никелевый аккумулятор значительно легче свинцового и может храниться в заряженном состоянии не разрушаясь. [c.297]

    Прежде чем переливать раствор в другую посуду для хранения или в железо-никелевый аккумулятор, надо остудить его до комнатной температуры. [c.425]

    Из щелочных аккумуляторов наибольшее практическое значение имеют железо-никелевые аккумуляторы, отрицательный электрод которых состоит из спрессованного порошкообразного железа с небольшим количеством окиси ртути, а положительный — из гидроокиси никеля Ы1(0Н)з с некоторым количеством графита. Окись ртути и графит добавляют к электродам для повышения их электропроводности. Электролитом щелочного аккумулятора служит 20 — 30%-ный водный раствор едкого калия КОН. При работе (разряде) аккумулятора на отрицательном железном электроде окисляется железо по реакции [c.309]

    Щелочные аккумуляторы. К аккумуляторам этого типа относятся железо-никелевые аккумуляторы. В них электродами служат железо и гидрат окиси никеля, погруженные в раствор КОН. На положительном электроде протекает реакция [c.306]

    Гидроокись никеля(П) в щелочном растворе можно окислить до гидроокиси никеля(1П) Ni(0H)з a h30. Эта реакция положена в основу щелочных (железо-никелевых) аккумуляторов. Электроды в таких аккумуляторах представляют собой пластины, покрытые К1(0Н)з-а Н20 и металлическим железом, которые при разрядке превращаются в гидроокись никеля(П) и гидроокись железа(П) соответственно. Электролитом служит раствор гидроокиси натрия. [c.441]

    Кривые заряда и разряда. На рис. 51 представлены кривые заряда и разряда железо-никелевого аккумулятора. При заряде 1шпряжение быстро повышается до 1,60—1,67 в, затем оно несколько падает вследствие повышения температуры и изменения внутреннего сопротивления, после чего заряд проходит длительное время с незначительным увеличением напряжения к концу заряда оно возрастает до 1,8—1,85 в. Кривая разряда показы- [c.146]

    В последние годы распространение получили герметичные КН-аккумуляторы. Железо-никелевый аккумулятор в работе надежнее свинцового и может дольше находиться в эксплуатации. [c.404]

    В реактивной авиации и космической технике применяют серебряно-цинковые аккумуляторы. Они значительно превосходят свинцовые н железо-никелевые аккумуляторы по энергоемкости и развиваемон мощности (в расчете на единицу массы), но допускают гораздо меньше циклов заряд-разряд. [c.590]

    Температурный коэфициент для железо-никелевого аккумулятора, заполненного 23,8%-ным раствором едкого кали, можно [c. 146]

    Устойчивая величина э. д. с. железо-никелевого аккумулятора может быть принята равной 1,35 в. Несоответствие этой величины рассчитанным значениям снова подтверждает предположение, что в реакции участвуют более сложные гидраты окислов никеля и железа. Вычисление правильного значения э. д. с. аккумулятора затрудняется отсутствием необходимых термохимических данных. [c.146]

    Железо-никелевый аккумулятор — электрохимическая система Н100Н К0Н Ре с ЭДС, равной 1,4 В и электрохимической реакцией ( [c.262]

    На поверхности раздела фаз Fe—КОН (раствор) образуется некоторое количество гидроксида железа Fe(0H)2, который и принимает участие в окислительно-восстановительиых реакциях, протекающих в железо-никелевом аккумуляторе. [c.186]

    Э. д. с. железо-никелевого аккумулятора обычно равна 1,3 В. Он более удобен в обрашенни, хотя у него коэффициент отдачи низкий ( 50% энергии, поглощенной при зарядке), [c. 187]

    Широко применяются кадмйево-никелевые аккумуляторы. Окислительно-восстановительные процессы в них аналогичны протекающим в железо-никелевом аккумуляторе  [c.187]

    Щелочные аккумуляторы. Из этой категории аккумуляторов наибольшим распространением пользуется железо-иикелевый. Роль губчатого свинца в данном случае играет спрессованный порошок железа со специальными добавками, а роль двуокиси свинца — гиЦроксид никеля (HI), к которому для повышения электропроводности добавляют чистый графит. Электролитом служит раствор КОН (обычно 23%-ный раствор). На поверхности раздела фаз Fe-pa TBop КОН в небольшом количестве образуется Ре(0Н)2. Это вещество и участвует в окислительно-восстановительных процессах, идущих в железо-никелевом аккумуляторе. [c.354]

    В железо-никелевом аккумуляторе активной массой анода является губчатое железо, катода — гидроксид никеля К1(0Н)з (он частично дегидратируется до N100H), электролитом — 30%-ный раствор КОН. Схема аккумулятора (—)Ре КОН К1(0Н)з(+). [c.246]

    Г. желёза(П), Ке(ОН)2. Бледно-зелёное аморфное или кристаллическое вещество используется при изготовлении активной массы железо-никелевых аккумуляторов, оксидов железа (П). [c.101]

    Щелочные аккумуляторы. Из них наиболее широко распространены аккумуляторы, содержащие в качестве положительного электрода гидроокись никеля К100Н, смешанную с графитом или с лепестковым никелем для лучшей электронро-водности. Активная масса пластин железо-никелевых аккумуляторов (ЖН) состоит из губчатого железа с небольшой примесью [c.176]


Плюсы и минусы Ni-Cd и Li-ion аккумуляторов

Для аккумуляторного инструмента Ni-Cd (Никель-кадмиевые) аккумуляторы являются стандартом, они дешевые, надежные, и имеют довольно долгий срок службы.

Характерной особенностью Ni-Cd аккумуляторов является так называемый «эффект памяти» аккумулятор «помнит» уровень оставшегося заряда, с которого его полностью зарядили. Другими словами если зарядить не полностью разредившийся аккумулятор то, аккумулятор не отдаст весь свой ресурс при разрядке. Это не приятно но существует очень простое и проверенное правило работы с Ni-Cd аккумуляторами, которое избавит вас от неприятных казусов, заряжать только полностью разряженный аккумулятор.

Плюсы Ni-Cd аккумуляторов

  • Низкая цена
  • Большой ток отдачи
  • Быстрый заряд
  • Сохранение высокой емкости при низких температурах (-20)

Минусы Ni-Cd аккумуляторов

  • Высокий уровень саморазряда
  • Необходимость восстанавливать емкость после длительного хранения
  • «Эффект памяти»

Li-Io (Литий-ионные) аккумуляторы, повсеместно используются в мелкой электронике благодаря отсутствию «эффекта памяти».

Они не так широко представлены в электроинструменте из-за своей дороговизны и ограниченному ресурсу. Но прогресс не стоит на месте, и с появлением новых технологий производства Li-io аккумуляторы уже могут составить конкуренцию Ni-Ca в аккумуляторном инструменте.

Плюсы Li-io аккумуляторов

  • Отсутствие «эффекта памяти»
  • Высокая емкость
  • Малый вес
  • Низкий уровень саморазряда

Минусы Li-io аккумуляторов

  • Высокая стоимость
  • Сокращение времени работы при температуры ниже нуля
  • Ограниченный срок службы 250-300 циклов разряда-заряда

На нашем сайте вы можете купить аккумуляторный электроинструмент, исходя из своих потребностей, если у вас остались вопросы то мы с радостью ответим на них.

Сводная таблица никелевых батарей - Battery University

Химия

Никель-кадмиевый

Металлогидрид никель

Никель-железо

Никель-цинк

Никель-водородный

Аббревиатура

NiCd

NiMH

NiFe

NiZn

NiH

Тип

Никелевый катод;
кадмиевый анод

Никелевый катод;
водородопоглощающий анод

Оксидно-гидроксидный катод; железный анод с электролитом гидроксид калия

Аналогичен NiCd; использует щелочной электролит и никелевый электрод

Никелевые электроды, водородные электроды, в сосуде под давлением

Номинальное напряжение

1. 20 В / элемент (1,25)

1,20 В

1,65 В

1,25 В

Заряд

Коническое зарядное устройство. Постоянный ток; плавающее напряжение

Зарядное устройство с конусом, аналогичное NiCd

Зарядное устройство с конусом, аналогичное NiCd

Не определено

Полная зарядка

Наблюдение за падением напряжения; плато напряжение как блокировка

1.9В

Не определено

Капельный заряд

0,1C

0,05C

Не определено

Нет постоянной зарядки

Не определено

Удельная энергия

45–80Втч / кг

60–120Втч / кг

50Втч / кг

100Втч / кг

40–75Втч / кг

Тариф

Может быть выше 1С

0. 5–1C

Не определено

Обычный заряд

Не определено

Скорость разряда

Может быть выше 1С

Умеренно

Относительно высокая мощность

Не определено

Жизненный цикл
(полная DoD)

1 000

300–500

20 лет в UPS

200–300

Очень долгий срок службы (> 70,000 частичных)

Техническое обслуживание

Полная разрядка каждые 3 месяца (память)

Полная разрядка каждые 6 месяцев

Не определено

Не определено

Бесплатная поддержка; низкий саморазряд

Виды отказа

Память уменьшает емкость, обратимая

Память (меньше, чем у NiCd)

Перегрузка вызывает высыхание

Короткий цикл жизни из-за роста дендритов

Минимальная коррозия

Упаковка

A, AA, C, также дробным размером

A, AA, AAA, C, призматический

Не определено

AA и др.

Сделанный на заказ; каждая ячейка стоит> 1000 долларов США

Окружающая среда

Широкий температурный диапазон.Токсичный

Считается нетоксичным

Низкая производительность в холодную погоду

Хороший температурный диапазон

Работает при
–28 ° C до 54 ° C

История

1899 г., запечатанная версия выпущена в продажу в 1947 г.

Исследования начались в 1967 году, коммерческие - в 1980-х; получено из никель-водородного

В 1901 году Томас Эдисон запатентовал и продвигал NiFe вместо свинцово-кислотной; не удалось прижиться за ДВС, EV

В 1901 году Томас Эдисон был удостоен премии U.Патент на NiZn аккумулятор

Проблемы с нестабильностью в 1967 году привели к переходу от NiMH к NiH

.

Приложения

Главный аккумулятор в самолете (затоплен), широкий диапазон температур

Гибридные автомобили, потребительские, ИБП

Немецкие летающие бомбы Фау-1, ракеты Фау-2; ж / д сигнализация, UPS, горное дело

Возобновление интереса к коммерческому рынку с улучшениями

Исключительно сателлиты; слишком дорого для наземного использования

Комментарии

Прочный, снисходительный, требующий ухода.Единственный аккумулятор, который можно сверхбыстро заряжать без особых усилий

Более хрупкий, чем NiCd; имеет большую вместимость; без обслуживания

В 1990 году для экономии Cd был заменен на Fe. Высокий саморазряд и высокие затраты на изготовление

Высокая мощность, хороший температурный диапазон, низкая стоимость, но высокий саморазряд и короткий срок службы

Использует стальной баллон для хранения водорода при 8,270 кПа (1,200 фунт / кв. Дюйм)

В чем разница между литиевыми и никелевыми батареями?

DAQ System обеспечивает соответствие ASIL-D для систем управления батареями электромобилей


14-канальная высоковольтная система сбора данных ASIL-D MAX17852 от Maxim Integrated Products обеспечивает высочайший уровень безопасности по напряжению, ток, температура и связь, а также уменьшенная занимаемая площадь и стоимость решения.Разработанный для интеграции в электромобили, гибридные электромобили и другие транспортные системы, он может использоваться для интеллектуальных распределительных коробок и автомобильных аккумуляторных систем с напряжением от 48 до 400 В и выше.

MAX17852 построен с точностью и функциями, которые необходимы OEM-производителям и производителям электромобилей для проектирования своих систем в соответствии с высочайшими стандартами ASIL-D. Однокристальное решение требует на 16% меньше места на плате и на 20% меньше стоимости спецификации по сравнению с дискретным решением.

Благодаря своей высокой точности измерения с точной временной синхронизацией, ИС может измерять напряжение ячейки в пределах ± 0,45 мВ при комнатной температуре и с максимальной погрешностью ± 2 мВ в диапазоне температур от 5 до 40 ° C. Кроме того, с диапазоном измерения тока усилителя ± 300 мВ, максимальным коэффициентом усиления 256 и максимальной погрешностью усиления измерения тока 0,3%, MAX17852 предоставляет быстрые и точные данные для расчета управления питанием, состояния работоспособности и состояния. заряда.

14-канальная система сбора данных с аккумулятором включает в себя усилитель считывания тока, чтобы гарантировать синхронный сбор информации о токе с напряжением и температурой элемента.MAX17852 позволяет использовать как датчик Холла, так и шунтирующие резисторы в качестве чувствительных компонентов.

Наличие и цены

Чтобы заказать MAX17852 или получить дополнительную информацию, нажмите здесь.

Восстанавливаемый предохранитель eFuse с регулируемой защитой от перенапряжения и возможностью маркировки


Toshiba Electronics Europe добавила TCKE712BNL в свое семейство усовершенствованных ИС eFuse. Обладая сопротивлением в открытом состоянии 53 мОм и временем срабатывания всего 320 нс, TCKE712BNL покрывает диапазон входных напряжений от 4.От 4 до 13,2 В. Это новое устройство предназначено для широкого спектра различных товаров бытовой электроники, включая камеры, беспроводные чистящие средства и электроинструменты, роботов-уборщиков, серверы, интеллектуальные колонки, термостаты и беспроводные зарядные устройства.

Электронные предохранители отличаются от обычных предохранителей со стеклянной трубкой и микросхемой, которые обеспечивают однократную защиту от недопустимых условий. Они предназначены для защиты цепей во время повторяющихся событий превышения предела, после которых они автоматически сбрасываются внутренним логическим сигналом.Электронные предохранители также обладают гораздо более быстрым откликом и могут предлагать дополнительные встроенные функции защиты.

Например, можно запрограммировать порог перенапряжения TCKE712BNL в соответствии с требованиями конкретного приложения. Он также предлагает программируемые механизмы защиты от перегрузки по току (также регулируемой), перегрева и короткого замыкания. И, в отличие от пассивных устройств, он включает функцию флага, которая передает внешний сигнал, который можно использовать для предупреждения инженеров о возможных неисправностях в конструкции схемы.Функция флага также имеет функцию блокировки обратного тока, которая позволяет использовать устройство в мультиплексных системах.

TCKE712BNL eFuse поставляется в компактном корпусе WSON10 размером 3,00 × 3,00 мм. Для получения дополнительной информации посетите страницу продукта TCKE712BNL.

«Гибридные» IGBT-транзисторы на 650 В с комбинированным диодом с барьером Шоттки для повышения эффективности


Новое семейство «гибридных IGBT», разработанное Infineon Technologies, объединяет ключевые преимущества 650-V TRENCHSTOP 5 IGBT. технология и униполярная структура совместно упакованного SiC-диода с барьером Шоттки.Члены нового семейства продуктов CoolSiC предлагают превосходные частоты переключения и сниженные коммутационные потери, что позволяет использовать их в преобразователях мощности постоянного тока и в приложениях коррекции коэффициента мощности (PFC). Это включает в себя инфраструктуру для зарядки аккумуляторов, решения для накопления энергии, фотоэлектрические инверторы и источники бесперебойного питания (ИБП), а также импульсные источники питания для серверов и телекоммуникаций (SMPS).

Гибридные IGBT-транзисторы могут использоваться в качестве замены транзисторов TRENCHSTOP 5 IGBT, что позволяет повысить эффективность на 0.1% на каждую частоту переключения 10 кГц без усилий по изменению конструкции. Совместно упакованные, свободно вращающиеся SiC диоды Шоттки могут быстро переключаться без сильных колебаний и риска паразитного включения, что позволяет им обеспечивать улучшенную электромагнитную совместимость и надежность системы.

Например, гибридные IGBT CoolSiC демонстрируют значительное снижение коммутационных потерь при практически неизменных значениях dV / dt и di / dt. Они предлагают снижение E на до 60% и снижение E на до 30% по сравнению со стандартным кремниевым диодом.В качестве альтернативы, частота коммутации может быть увеличена, по крайней мере, на 40% при неизменных требованиях к выходной мощности, что позволяет использовать более дешевые пассивные компоненты меньшего размера.

Гибридный диод Infineon CoolSiC с дополнительным корпусом Кельвина.

Семейство гибридных дискретных IGBT CoolSiC включает в себя 5 сверхбыстрых IGBT-транзисторов TRENCHSTOP на 40, 50 и 75 А, 650 В, в комплекте с диодами CoolSiC Gen 6 с половинным номиналом или среднескоростными IGBT S5. - комплектуется диодами CoolSiC Gen 6 с полным номиналом.Разработчики могут выбирать между корпусом эмиттера Кельвина TO-247-3 или TO-247-4. Четвертый вывод корпуса эмиттера Кельвина позволяет использовать контур управления затвор-эмиттер со сверхнизкой индуктивностью и снижает общие коммутационные потери.

Дополнительную информацию можно найти на сайте www.infineon.com/coolsic-hybrid-discretes.

Недорогие датчики повышают точность контрольной платы для счетчиков энергии, гальваническую развязку


STMicroelectronics представила новую оценочную плату, предназначенную для ускорения разработки экономичных трехфазных ваттметров переменного тока, соответствующих самым строгим международным стандартам для качество и точность. Эталонная конструкция включает недорогие электромагнитно-невосприимчивые шунтирующие датчики и передовую технологию гальванической развязки, обеспечивающую превосходную надежность и надежность. Его также можно использовать в качестве основы для приложений, выходящих за рамки учета коммунальных услуг, таких как зарядка электромобилей, серверы и солнечные инверторы.

Оценочная плата EVALSTPM-3PHISO сочетает в себе интерфейсную ИС высокоточного измерения STPMS2 и усовершенствованный цифровой изолятор STISO621 с настраиваемой прошивкой под ключ, работающей на микроконтроллере STM32, для вычисления метрологических данных и данных о качестве электроэнергии.Схема датчиков и компоновка печатной платы оптимизированы для обеспечения устойчивости к электромагнитным помехам и высокого отношения сигнал / шум для высокоточных измерений и вычислений постобработки.

STPMS2 - это двухканальный 24-битный сигма-дельта-модулятор второго порядка, который измеряет напряжение и ток для каждой фазы через встроенный делитель напряжения и шунтирующий датчик тока. Затем он передискретизирует сигнал с помощью синхронизированных тактовых импульсов 4 МГц, распределяемых микроконтроллером, и мультиплексирует потоки сигма-дельта-битов напряжения и тока на одном выходном выводе.Три STPMS2 используются в трехфазной системе для сбора данных о напряжении и токе для каждой фазы.

Мультиплексированный выходной сигнал STPMS2 преобразуется в 24-битные значения напряжения и тока микроконтроллером STM32, который использует свои встроенные цифровые фильтры в качестве сигма-дельта модуляторов (DFSDM). Затем процессор использует полученные 24-битные значения напряжения и тока для вычисления всех необходимых метрологических данных в режиме реального времени каждые 200 мкс. Прошивка платформы также реализует виртуальный COM-порт, который обеспечивает доступ к внутренним параметрам для считывания метрологических данных, изменения внутренней конфигурации и калибровки платы.

Двухканальный цифровой изолятор STISO621 - первый в новой серии ИС, в которых используется технология гальванической развязки толщиной 6 кВ на основе толстого оксида ST от ST для передачи данных между изолированными доменами в различных промышленных приложениях. STISO621 имеет два независимых канала с входами триггера Шмитта, которые обеспечивают высокую помехозащищенность и сохраняют импульсные искажения ниже 3 нс. STISO621 обеспечивает более быструю передачу данных, более длительный срок службы и более высокая надежность, чем у обычных оптических изоляторов.Оценочная плата измерения

ST соответствует стандартам EN 50470-x, IEC 62053-2x и ANSI12.2x для ваттметров переменного тока. Приложение предоставляет данные об активной широкополосной, активной основной гармонике, реактивной / полной мощности и энергии, как по фазе, так и кумулятивно. Таким образом, он достигает класса точности 0,5 согласно IEC 62053-22 при измерении активной / полной мощности трехфазного тока и класса точности 1 согласно IEC 62053-21 при измерении трехфазной реактивной мощности. Он выполняет вычисления RMS и дополнительных искажений (THD) для каждого сигнала напряжения и тока, а также измерения постоянного тока, а также периода линии, фазового сдвига и задержки фазового напряжения для каждой фазы.

EVALSTPM-3PHISO также может использоваться в качестве эталона для многофазных промышленных измерительных приложений, помимо учета коммунальных услуг, подобных упомянутым выше. Оценочную плату EVALSTPM-3PHISO по цене 118 долларов можно приобрести на сайте st.com и у дистрибьюторов.

Для получения дополнительной информации посетите www.st.com/isolated-interfaces

МОП-транзисторы с P-каналом обеспечивают превосходное сопротивление в открытом состоянии и выдерживают напряжение для приложений с напряжением 24 В Вход V, выдерживаемое напряжение −40 / −60 В P-канальные МОП-транзисторы доступны как в одиночной, так и в двойной конфигурации.Эти устройства хорошо подходят для промышленных и бытовых приложений, таких как автоматизация производства, робототехника и системы кондиционирования воздуха.

В новых полевых МОП-транзисторах используется усовершенствованный полупроводниковый процесс поколения 5 -го для достижения самого низкого сопротивления на единицу площади в своем классе, согласно заявлению компании. Для продуктов -40 В это означает, что сопротивление в открытом состоянии на 62% ниже, чем у обычных продуктов, и на 52% меньше сопротивление в открытом состоянии для продуктов -60 В. Они также используют оптимизированную структуру устройства и новый дизайн, который снижает концентрацию электрического поля, что приводит к высокой надежности и низкому сопротивлению в открытом состоянии (которые обычно находятся в компромиссных отношениях).Эти решения способствуют стабильной долгосрочной эксплуатации промышленного оборудования, требующего исключительного качества.

Эти устройства отражают тенденцию к повышению входного напряжения, обусловленную растущей потребностью в повышении эффективности в промышленных и бытовых приложениях. Хотя N-канальные полевые МОП-транзисторы обычно обладают более высокой эффективностью при использовании на стороне высокого напряжения, требуется напряжение затвора выше входного напряжения, что усложняет конфигурацию схемы.

С другой стороны, полевые МОП-транзисторы с P-каналом могут работать с напряжением затвора ниже, чем входное напряжение, что значительно упрощает конфигурацию схемы и снижает расчетную нагрузку. Приложения включают переключатели управления питанием и двигатели вентиляторов для промышленного оборудования.

Все устройства этого семейства в настоящее время доступны в серийных объемах. Щелкните здесь для получения дополнительной информации.

ИС питания GaN предназначены для потребительских приложений с простым дизайном и на 66% большей мощностью


NV6128, мощная ИС GaNFast с номиналом 650/800 В, была разработана Navitas Semiconductor как лучшая альтернатива кремниевым устройствам, которые в настоящее время обслуживают рынок мощной мобильной и бытовой силовой электроники.Размещенный в корпусе PQFN размером 6 × 8 мм с запатентованной интегрированной охлаждающей подушкой, нижний 70 мВт R DS (on) NV6128 дает ему 66% -ное увеличение допустимой нагрузки. Это подходит для высокоэффективных приложений с высокой плотностью мощности от 200 до 500 Вт, таких как моноблоки, телевизоры, игровые консоли, зарядные устройства eMobility (электронные скутеры, электронные велосипеды), игровые ноутбуки и многое другое.

Как и другие члены семейства микросхем питания GaNFast, NV6128 объединяет в себе схему управления, защиту и управление, чтобы предоставить самое простое и компактное решение для питания.Он рассчитан на 650 В для номинальной работы плюс пиковая мощность 800 В для надежной работы во время переходных процессов. Затвор GaN-транзистора полностью защищен, и все устройство защищено от электростатических разрядов (ESD) до 2 кВ.

«Это явная альтернатива кремниевым решениям для преобразования энергии», - сказал Дэн Кинзер, технический директор / главный операционный директор Navitas и соучредитель. «В то время как некоторые OEM-адаптеры для ноутбуков уровня 1 все еще используют традиционные кремниевые диодные выпрямители и топологии повышения PFC, которые работают на частоте от 50 до 70 кГц, GaNFast NV6128 обеспечивает современную высокоскоростную архитектуру тотемного полюса, работающую на частоте 200 кГц, что позволяет 300 -W решения при плотности мощности более 1.1 Вт / куб. А когда вы в полной мере воспользуетесь способностью GaN поддерживать скорости переключения в диапазоне МГц +, вы получите еще один значительный скачок в плотности мощности ».

Поддержка проектирования включает подробные таблицы данных, электрические модели (SPICE) и механические модели (.stp). NV6128 находится в массовом производстве и сразу же доступен у партнеров-дистрибьюторов Navitas по цене 7,85 долларов за 1 тыс. Штук.

>> Ресурсы электронного дизайна
.. >> Библиотека: Серия статей
.. .. >> Серия статей: PowerBites

Никель-металлогидридная батарея - обзор

2.5 Области применения

Никель-металлогидридная батарея может быть разработана в различных формах, таких как кнопочные, призматические и цилиндрические элементы, а также различных размеров. Характеристики никель-металлгидридной батареи открывают возможности для использования в широком диапазоне, и она станет одной из ведущих аккумуляторных систем.

Из-за того же напряжения, что и у никель-кадмиевых батарей, все устройства, использующие никель-кадмиевые батареи, могут использовать никель-металлгидридные аккумуляторы в качестве источников питания. В результате никель-металлгидридные батареи все чаще используются в широком спектре бытовых электронных устройств, таких как сотовые телефоны, видеокамеры, бритвы, трансиверы, компьютеры и другие портативные устройства. Еще одна рыночная ниша, подходящая для никель-металлгидридных аккумуляторов, - это электроинструменты, для которых требуется высокая мощность разряда в широком диапазоне температур.

NiMH аккумулятор имеет привлекательную плотность энергии, высокую мощность и хороший срок службы, что делает NiMH конкурентоспособным выбором для электромобилей и HEV, которые могут стать очень важным рынком для аккумуляторных батарей в первое десятилетие Двадцать первый век.Коммерциализация автомобилей с технологией HEV компаниями Toyota и Honda, которые используют NiMH батареи, стремление к улучшению окружающей среды и озабоченность по поводу ресурсов ископаемого топлива стимулировали мировой всплеск разработки различных приложений для транспортных средств с батарейным питанием. Основной проблемой для пользователей портативной электроники, приложений EV и HEV является оценка состояния заряда батареи (SOC), которая может преобразовывать полезную информацию, необходимую для управления системой батареи, например, сколько энергии хранится в батарее, сколько времени работы осталось до необходимости подзарядки, какая скорость подзарядки или разрядки может быть применена и т. д.

Таким образом, ожидался своего рода «датчик уровня топлива», и было предложено множество схем для измерения SOC батареи. В целом, опыт с никель-металлгидридными элементами показывает, что из-за неровности плато напряжения в нормальных условиях измерение напряжения не может использоваться для точного определения SOC. Однако кулонометрия - хороший метод определения SOC. С помощью тщательной начальной калибровки, соответствующей компенсации условий окружающей среды, сложного отслеживания расхода заряда и оценки потерь на саморазряд можно получить прогнозы SOC с умеренной точностью.

Возможность высокоскоростной разрядки и быстрой перезарядки никель-металлгидридных аккумуляторов также делает их кандидатом для использования с топливными элементами, солнечными элементами и другими батареями или двигателями внутреннего сгорания для выдерживания пиковых нагрузок или обеспечения питания, когда основной источник питания не работает. адекватный или недоступный.

Купить никель-железные батареи в Интернете | Лучший аккумулятор NiFe Edison

NiFe аккумулятор от утюга Эдисон

Несмотря на то, что никель-железные батареи могут быть не очень хорошо известны, они, безусловно, являются наиболее прочным и долговечным вариантом из доступных на сегодняшний день, а также отличным вариантом для внесетевых приложений солнечной и возобновляемой энергии!

История

: Никель-железные батареи имеют более чем 100-летний рекорд

Томас Эдисон запатентовал и произвел никель-железные батареи в начале 1900-х годов, создав их «намного лучше, чем батареи, использующие свинцовые пластины и кислоту». Никель-железные батареи были использованы в самом первом электромобиле в начале 1910-х годов. Несмотря на то, что они не были приняты в качестве пусковой батареи для двигателей внутреннего сгорания при рождении автомобиля, они нашли свою нишу во многих применениях в железной дороге, вилочных погрузчиках и резервных источниках энергии на протяжении всего 20 века. Никель-железные батареи в 21 веке переживают второе рождение в области возобновляемых источников энергии благодаря их невероятно долгому сроку службы и прочным и долговечным качествам. Iron Edison гордится тем, что является ведущим поставщиком никель-железных батарей в Северной Америке!

Лучшее вложение в накопители энергии: 10–35% от стоимости других вариантов батарей!

Никель-железные батареи

имеют самую низкую совокупную стоимость владения из ЛЮБОЙ химии батарей, доступных сегодня!

Никель-железные батареи, амортизируемые в течение срока службы батареи, стоят всего 9 центов за полезный кВтч! Это ниже, чем у большинства тарифов на электроэнергию! Ближайший конкурент по аккумуляторным батареям вдвое больше, поскольку большинство свинцово-кислотных аккумуляторов стоят от 25 до 80 центов за полезный кВтч. [Закупочная цена ÷ (Полезная емкость × срок службы)]

Самый длительный срок службы: более 30 лет надежной службы

Ожидаемый срок службы более 30 лет - это занижение для никель-железных батарей. Поскольку в никелево-железных батареях используются никелевые пластины и щелочной электролит, они не испытывают деградации пластины и короткого срока службы свинцовой пластины в кислоте. Часто можно увидеть, что никель-железные батареи возрастом более 50 лет все еще используются сегодня, а некоторые из них относятся к 1940-м годам!

10-летняя гарантия является стандартной для всех никель-железных батарей Iron Edison.

Наибольшая полезная емкость: 80% глубина разряда

В отличие от аккумуляторов других химикатов, на срок службы никель-железных аккумуляторов НЕ влияет глубина разряда аккумулятора. Вот почему вы можете разряжать никель-железный аккумулятор до 80% ЕЖЕДНЕВНО и при этом получать от этого аккумулятора более 30 лет жизни!

Самый прочный: возможность перезарядки / разряда и допуски на экстремальные температуры

Общеизвестно, что однократная разрядка свинцово-кислотной батареи катастрофически сокращает ее продолжительность жизни. На самом деле это относится к большинству химикатов батарей, но не к железно-никелевым батареям! Разряд никель-железных аккумуляторов на 80% или более не повлияет отрицательно на ожидаемый срок их службы, поэтому они могут разряжаться таким образом каждый день и при этом обеспечивать десятилетия беспроблемного обслуживания.

Никель-железные батареи

также могут выдерживать чрезмерную зарядку, не влияя на их ожидаемый срок службы. Никель-железные батареи работают лучше всего, когда они интенсивно заряжены (скорость заряда C / 4 или выше), что делает их оптимальными для солнечных батарей, поскольку они могут быть полностью заряжены за 4 часа!

Большинство аккумуляторов не любят экстремальных температур ... кроме никель-железных аккумуляторов.Благодаря диапазону рабочих температур от -22 до + 140F (от -30 до + 60C), Nickel Iron обеспечивает бесперебойную работу в экстремальных холодных и жарких условиях. Никель-железные батареи - от джунглей Центральной Америки до Северного полярного круга - обеспечивают потребителей надежным хранилищем энергии там, где другие батареи не справляются.

Совместимость:

Никель-железные батареи

совместимы с большинством качественных аккумуляторных инверторов и солнечных зарядных устройств, представленных сегодня на рынке. Никель-железные батареи, использующие стандартные для отрасли конфигурации на 12, 24 и 48 В, хорошо работают с продуктами от MidNite Solar, Magnum Energy, Schneider Electric, Outback Power и SMA и это лишь некоторые из них.Если ваше солнечное зарядное устройство или аккумуляторный инвертор поддерживает настраиваемые параметры заряда, он, скорее всего, будет хорошо работать с никель-железной батареей. Зарядные устройства и аккумуляторные инверторы, разработанные исключительно для свинцово-кислотных аккумуляторов, также будут работать, но при полной зарядке никель-железных аккумуляторов могут возникнуть проблемы. Пожалуйста, свяжитесь с одним из опытных системных проектировщиков Iron Edison для подтверждения совместимости и размеров.

Поддержка:

Команда

Iron Edison, состоящая из отраслевых экспертов из США, находится в вашем распоряжении как перед продажей, так и на протяжении всего срока службы батареи, чтобы убедиться, что вы получите максимальную производительность от вложенных в нее средств. Мы с радостью ответим на вопросы и дадим советы по эксплуатации и оптимизации не только вашего аккумуляторного блока, но и всей вашей энергосистемы.

Архитектура:

Никель-железная батарея - это одноэлементная батарея с номинальным напряжением 1,2 В (рабочий диапазон 1,0 - 1,65 В). Эти элементы соединены последовательно для получения необходимого напряжения. Iron Edison предлагает готовые решения для никель-железных батарей в конфигурациях на 12 В (10 ячеек), 24 В (20 ячеек) и 48 В (40 ячеек). (Индивидуальные высоковольтные решения также доступны для коммерческих и коммунальных приложений).Никель-железные батареи Iron Edison доступны в размерах от 100 Ач до 1000 Ач с шагом 100 Ач.

В комплект никель-железных аккумуляторов входит соответствующее количество аккумуляторов, шин для последовательного соединения аккумуляторов и других защитных аксессуаров. Iron Edison настоятельно рекомендует использовать батарейный отсек, батарейный отсек и вентилятор, чтобы завершить последний аккумуляторный блок, который вы когда-либо купите!

Техническое обслуживание:

Никель-железные батареи

- это залитые аккумуляторные батареи, что означает минимальное обслуживание, которое им потребуется на протяжении всей их жизни.

Полив аккумуляторов каждые 1-3 месяца - это самая большая потребность в обслуживании. Электролиз происходит внутри батареи во время зарядки, что приводит к потере чистой воды в виде водорода и кислорода с выделением газов. Эту воду необходимо периодически заменять, добавляя в батареи дистиллированную воду. Iron Edison предлагает несколько продуктов для полива от батарей, чтобы сделать этот процесс быстрее и проще, в том числе поливочную тележку и пистолет, деионизатор HydroPure для приготовления воды и систему полива Spider Single Point, которая одновременно заполняет до 20 аккумуляторов.

Выравнивание… НЕТ! В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-железные аккумуляторы не нужно регулярно выравнивать (хотя вы не повредите их, если это сделаете). На одну вещь меньше беспокоиться, если вы переходите со свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Проверка удельного веса… НЕ ТОЛЬКО! Щелочной электролит никель-железных аккумуляторов не изменяется в зависимости от состояния заряда аккумулятора, поэтому бывшим владельцам свинцово-кислотных аккумуляторов приходится на одну задачу меньше.

Батарейный шкаф

необходим для никель-железных батарей.Во время зарядки никель-железных аккумуляторов выделяется водород, горючий газ, который может быть опасен, если его не устранить должным образом. Подобно батареям с другим химическим составом, аккумуляторная батарея из никель-железа должна быть установлена ​​в корпусе, который будет должным образом улавливать и выводить водород наружу. Никель-железные батареи также не должны находиться в одном воздушном пространстве с другой электроникой или возможными источниками возгорания. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о аккумуляторных ящиках.

Iron Edison рекомендует заменять электролит каждые 10 лет для оптимальной производительности и энергоемкости.Электроемкость никель-железных батарей со временем немного снизится из-за накопления карбонатов в электролите (обычно потери 1% в год). Замена электролита может восстановить эту потерю емкости.

Дополнительные данные о продукте

Химическая система: Никель-железо (NiFe)

Тип батареи: аккумулятор глубокого разряда, залитый щелочным электролитом

Химический состав электролитов: гидроксид калия (KOH) и гидроксид лития (LiOH)

Частота обновления электролита: рекомендуется каждые 7-10 лет для поддержания максимальной производительности

Клеммные полюса, шины между ячейками: сталь с никелевым покрытием, луженая медь

Контейнер для элементов: полупрозрачный нержавеющий полипропилен или инженерный пластик АБС

Вентиляционные отверстия: Огнезащитные вентиляционные отверстия с откидной крышкой

Номинальное напряжение: 1. 2 Вольта (на ячейку)

Напряжение зарядки: 1,65 В (на элемент)

КПД: 80%

Срок службы: 11000 циклов при глубине разряда 80%

Срок годности / срок хранения: 30 лет / 85 лет

Оптимальный ток заряда и разряда: C / 4

Минимальный ток зарядки: C / 20

Максимальный непрерывный ток зарядки: C / 2

Максимальный импульсный ток зарядки: 1C

Максимальный ток разряда: C / 2

Скорость саморазряда: 1% в день

Рабочая температура: от -30 ° C до + 60 ° C (от -22 ° F до +140 ° F)

Гарантия: 10 лет, пропорционально

Техническая поддержка: без ограничений на срок службы батареи

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ В КОМПЛЕКТЕ

• Металлические шины и пластиковые крышки шин

• Вентиляционные пробки с откидной крышкой

• Ключ клеммный

• Вентиляционный ключ

• Ареометр

• Термометр

• Резиновые перчатки, фартук и защитные очки

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ АКСЕССУАРЫ

• Батарейный отсек Alpha Passoni

• Система полива Philadelphia Scientific

• Вентилятор Zephyr Vent Fan

Nickel Mining растет за счет литий-ионных батарей

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D'IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast ТиморЭквадорЕгипетЭль-СальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) острова Фарерские островаФинляндияФинляндияМорская Республика МакедонияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные территорииГранцияГамбияГерманияГермания nadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао Томе и Принцип eSaudi ArabiaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабских EmiratesUnited KingdomUruguayUS Экваторияльная IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U. S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

На основе никеля

В перезаряжаемых щелочных батареях

используется катод на основе гидроксида никеля с металлическим анодом (никель-кадмиевый (Ni / Cd), никель-железный (Ni / Fe), никель-цинковый (Ni / Zn) или водородосодержащим анодом (никель). / h3, никель-металлогидридные (Ni / MeH)). Из-за технических ограничений по обслуживанию и длительной цикличности аккумуляторы Ni / Fe и Ni / Zn нельзя использовать в автомобилях или стационарных устройствах.Ni / MeH технически превосходит Ni / Cd по ряду аспектов и может использоваться во многих приложениях.

И никель-водородные (Ni / H), и Ni / MeH батареи, в принципе, представляют собой одну и ту же систему батарей, в которой используется гидроксид никеля (NiOOH) в качестве положительного электрода и водород (H 2 ) в качестве материала отрицательного электрода. В батареях Ni / MeH используется сплав для хранения водорода. Обе системы имеют отличный срок службы.

Батареи

на основе никеля используются как в режиме ожидания, так и в других приложениях, включая электромобили (EV), гибридные электромобили (HEV) и для запуска самолетов.Они доступны с пластинчатыми или спеченными электродами в стальных или пластиковых контейнерах. Обслуживается полный спектр применений, и батареи на основе никеля особенно подходят для электрических или механически сложных приложений.

Аккумуляторы на основе никеля

имеют положительный электрод из гидроксида никеля и отрицательный электрод из кадмия. При разряде гидроксид никеля восстанавливается до другой формы гидроксида никеля с более низкой степенью окисления, а кадмий окисляется до гидроксида кадмия.При перезарядке происходят обратные реакции. Электролит - раствор гидроксида калия. Конструкция батареи различается для конкретных применений, но существует два основных типа батареи: тип с карманной пластиной или типы, использующие структуру спеченных или связанных электродов. Для типов карманных пластин используется перфорированный никелированный стальной карман для размещения активного материала. Для спеченных или связанных типов может использоваться пористая частично спеченная никелевая подложка, но также предлагаются различные пластиковые связанные структуры и волокнистые конструкции.Карманная конструкция очень надежна и обеспечивает умеренные характеристики, но другие типы предлагают более высокие электрические характеристики. Батареи на основе никеля также могут быть сконструированы в полностью герметичной форме, аналогично батареям VRLA.

Батареи

на основе никеля обладают хорошей устойчивостью к использованию электричества, поскольку их можно оставлять в разряженном состоянии на длительное время без необратимых повреждений, а также они обеспечивают хорошие характеристики при высоких температурах окружающей среды.

Новая конструкция литиевой батареи исключает использование дорогостоящего кобальта и никеля

Кратко:

  • Металлические ремни прочные.Многослойные металлические ремни прочнее.
  • Металл устойчив к царапинам и царапинам, не позволяя бактериям спрятаться и размножаться.
  • Металлические ремни не создают пыли и мусора.

Однослойные металлические ремни прочнее пластмассовых или резиновых ремней. Но им все еще может не хватать прочности и долговечности для работы в приложениях, связанных с поднятием тяжестей и повторяющимися движениями, такими как робототехника. В таких случаях лучше использовать многослойные металлические ремни.

Но являются ли многослойные металлические ремни хорошим выбором для вашей конструкции или применения?

Рассмотрим преимущества и недостатки многослойных металлических лент по сравнению с их однослойными аналогами и неметаллическими ремнями.

Основные сведения о металлических лентах

Многослойные ленты на конвейерах обладают всеми преимуществами однослойных металлических лент, одновременно повышая прочность и долговечность.

Многослойные ремни похожи на однослойные по конструкции, и оба могут использоваться в бесконечных или открытых конфигурациях.

Бесконечная металлическая лента - это цельный непрерывный металлический лист, сваренный в петлю. Такой ремень долговечен и обеспечивает стабильную, воспроизводимую работу, что делает его полезным для автоматизированной сборки, пищевой промышленности и медицинских устройств.

Приводные ленты похожи на конвейерные ленты, но используются со специальными синхронизирующими шкивами, что делает их полезными для повторяемого и точного движения.

Металлические приводные ленты, с другой стороны, имеют открытую конфигурацию. Они имеют металлическую конструкцию с ремнями, но закреплены на каждом конце. Они обычно используются для чрезвычайно точного и воспроизводимого движения, которое необходимо при создании 3D-принтеров и роботов.

Металлические ремни могут быть изготовлены из различных нержавеющих сталей и титановых сплавов, а также из никелевых сплавов, таких как инконель и инвар.Некоторые из этих материалов устойчивы к низким температурам, другие - к коррозии, а некоторые имеют высокие пределы прочности и текучести. Выбор материала зависит от предполагаемого применения.

Как и их однослойные аналоги, многослойные приводные ленты обеспечивают нулевой люфт, который возникает в результате слишком большого зазора между отверстиями ремня ГРМ и штифтом синхронизатора шкива. Как правило, требуется некоторый зазор, чтобы избежать столкновения и позволить штифтам войти в отверстия, но это может вызвать люфт при переворачивании ремня.

Когда шкив поворачивается, чтобы переместить ремень назад, штифты должны сначала переместиться с одной стороны своих отверстий на другую, прежде чем они толкнут ремень. Этот небольшой люфт может привести к неточности позиционирования в профиле движения. Для устранения этого могут быть разработаны прецизионные металлические ремни.

Металлические ремни работают со шкивами без зубцов или канавок, что снижает точность и снижает люфт.

Различия в многослойных ремнях

Многослойные ремни состоят из 2-7 уложенных друг на друга лент толщиной от 0.003–0,005 дюйма. Это сводит к минимуму общее напряжение, прикладываемое к ремню, и позволяет ремню выдерживать большую растягивающую нагрузку на увеличенной площади поперечного сечения. Дополнительная прочность также продлевает срок службы ремней.

Многослойная конструкция также увеличивает жесткость, что увеличивает его модуль упругости, так что ремень может противостоять люфту из-за любых оставшихся зазоров между отверстиями ГРМ и штифтами, которые невозможно сконструировать. Это может быть полезно во многих приложениях. Например, у некоторых роботов-манипуляторов есть два стальных ремня, работающих в тандеме, причем один ремень обеспечивает реверсивное движение.Благодаря неэластичности стального ремня эта конструкция может выдерживать быстрое ускорение и движение задним ходом, не вызывая люфта. Многослойные ремни обычно используются таким образом, чтобы выдерживать высокие нагрузки и ускорения.

Многослойные ремни изготовить сложнее из-за того, что все слои должны быть точно изготовлены, а затем свариваться вместе на концевом выступе ремня. Каждый поясной слой имеет немного разную длину и должен быть прикреплен так, чтобы он мог подходить к другим слоям при намотке на шкив. Концевой язычок - еще один ключевой элемент для обеспечения длительного срока службы ремня, поскольку он подвергается высоким нагрузкам. Из-за этого дизайн вкладки так же важен, как и качественная прецизионная сварка, использованная для ее создания.

Непористые поверхности лент из нержавеющей стали устойчивы к повреждениям, что снижает их уязвимость для бактерий или микробов в следах и царапинах.

Многослойные ремни обладают множеством преимуществ, включая их прочность и гибкость, но у них есть несколько других.

Толщина ремня и размер шкива определяют срок службы ремня. Шкив большего размера обычно означает, что ремень может выдерживать большую нагрузку. Но многослойные ремни могут выдерживать большую нагрузку без увеличения диаметра шкива. Несколько уровней обеспечивают прочность более толстой ленты, но работают вместе, чтобы получить гибкость меньшей ленты. Приложения, в которых полностью используются преимущества многослойных металлических ремней, включают перемещение тяжелых грузов без места для шкива подходящего размера, необходимого для однослойного, но более толстого ремня. Эта конструкция может работать с шкивами диаметром от 1,5 дюйма.

Как указывалось ранее, многослойные металлические ремни труднее производить, что приводит к более высокой начальной стоимости. Это изначально недостаток, но эти ремни более рентабельны в течение всего срока службы из-за их повышенной прочности.

По сравнению с традиционными ремнями без питания, более длительный срок службы многослойных металлических ремней и более низкие требования к очистке и техническому обслуживанию помогают компенсировать первоначальные затраты и делают их лучшим вариантом в долгосрочной перспективе.

Металлические ремни могут деформироваться и не подлежат ремонту при неправильном использовании или сильных ударах. Защита металлических лент, одно- или многослойных, от повреждений такого типа является ключом к обеспечению длительного срока службы ремня.

Многослойные металлические ремни в действии

Фирма пыталась получить апробированные и коммерциализированные новые технологии для робототехники. Проекты включали новые способы подъема и поворота тяжелых грузов в области складирования, логистики, медицины и пищевой промышленности.

Фирма работала над одним станком, на котором использовалась однослойная металлическая лента, сделанная из металла местного производства. Ремень имел ширину 6 мм и толщину 0,2 мм, но он выходил из строя, когда крутящий момент на ремне превышал 25 Нм. Затем клиент работал с командой инженеров Belt Technologies.

Одна из проблем заключалась в том, что они не могли изменить диаметр шкива. Итак, команда разработала и изготовила ленту из нержавеющей стали с шестью слоями, каждый толщиной 0,125 мм. Это позволяет машине выдерживать требуемый крутящий момент 150 Нм без увеличения напряжения изгиба.Следовательно, общие нагрузки на ремень уменьшаются, что увеличивает срок его службы.

Фирма увидела успех прототипа ремня, который в основном использовалась для демонстрации, и заказала версии новых металлических ремней с немного измененной длиной для использования в устройствах здравоохранения.

Говоря о применении в здравоохранении, металлические ремни позволяют производителям медицинского оборудования соблюдать правила безопасности для конвейерных лент с приводом от двигателя в фармацевтических и медицинских приложениях. Металлические ремни, в отличие от пластиковых или резиновых версий, противостоят бактериям, которые могут повредить фармацевтические препараты.Они также более гигиеничны в силу того, что их легче чистить и они устойчивы к воздействию воды и моющих средств.

Многослойные металлические ремни, занимающие нишу в робототехнике. Металлические приводные ленты открытой конфигурации, разновидность многослойной ленты, могут выполнять множество задач с практически нулевым люфтом, в том числе:

  • Позиционирующие каретки
  • Подвижные роботизированные манипуляторы
  • Изготовление ЖК-дисплеев
  • Приводы оптических элементов
Они Правильно для вас?

Помимо большей прочности и гибкости, чем однослойные ремни, многослойные ремни обладают всеми характеристиками и преимуществами других цельнометаллических ремней, в том числе:

  • Высокое соотношение прочности и веса
  • Долговечность и более длинный ремень срок службы по сравнению с альтернативами
  • Жесткие (не растягивающиеся) для повышения точности
  • Устойчивость к колебаниям температур
  • Устойчивость к коррозии, ржавчине и перегреву

Многослойные ленты на конвейерах обеспечивают все преимущества однослойных металлических лент, добавляя при этом дополнительную прочность и долговечность.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *