Bateria nichel-hidrură metalică (Ni-MH sau NiMH) este o sursă secundară de curent chimic , în care anodul este un electrod cu hidrură metalică de hidrogen (de obicei hidrură de nichel-lantan sau nichel-litiu), electrolitul este hidroxid de potasiu , iar catodul este oxid de nichel .
Cercetările privind tehnologia bateriilor NiMH au început în anii 1970 și au fost întreprinse ca o încercare de a depăși deficiențele bateriilor cu nichel-cadmiu . Cu toate acestea, compușii de hidrură metalică utilizați la acel moment au fost instabili și performanța necesară nu a fost atinsă. Ca urmare, procesul de dezvoltare a bateriei NiMH a blocat. În anii 1980 au fost dezvoltați noi compuși de hidrură metalică suficient de stabili pentru aplicații în baterii. De la sfârșitul anilor 1980, bateriile NiMH au fost îmbunătățite constant, în principal în ceea ce privește densitatea energiei stocate . Dezvoltatorii lor au remarcat că tehnologiile NiMH au potențialul de a obține densități de energie și mai mari.
Pentru bateriile Krona nichel-hidrură metalică, de regulă, tensiunea inițială este de 8,4 V, apoi tensiunea scade treptat la 7,2 V și apoi, când energia bateriei este epuizată, tensiunea scade rapid. Acest tip de baterie este conceput pentru a înlocui bateriile cu nichel-cadmiu . Bateriile nichel-hidrură metalică au o capacitate cu aproximativ 20% mai mare cu aceleași dimensiuni, dar o durată de viață mai scurtă - de la 200 la 300 de cicluri de încărcare/descărcare. Autodescărcarea este de aproximativ 1,5-2 ori mai mare decât cea a bateriilor cu nichel-cadmiu.
Bateriile NiMH sunt practic lipsite de „ efectul de memorie ”. Aceasta înseamnă că poți încărca o baterie care nu este complet descărcată dacă nu a fost depozitată mai mult de câteva zile în această stare. Dacă bateria a fost parțial descărcată și apoi nu a fost folosită o perioadă lungă de timp (mai mult de 30 de zile), atunci trebuie să fie descărcată înainte de încărcare.
Prietenos cu mediul.
Cel mai favorabil mod de funcționare: încărcare cu un curent mic, 0,1 C (C este capacitatea nominală), timpul de încărcare este de 15-16 ore (recomandarea tipică a producătorului); curentul maxim admisibil - 0,3 C - este declarat de producatori.
Bateriile trebuie depozitate complet încărcate într-un frigider la o temperatură de cel puțin 0 °C [1] . În timpul depozitării, este de dorit să se verifice regulat tensiunea (la fiecare 1-2 luni). Nu trebuie să scadă sub 1 V [2] . Dacă tensiunea scade, trebuie să încărcați din nou bateriile.
Bateriile nichel-metal hidrură cu descărcare automată scăzută (în engleză baterie nichel-hidrură metalică cu descărcare redusă , LSD NiMH ) au fost introduse pentru prima dată în noiembrie 2005 de către Sanyo sub numele de marcă Eneloop . Mai tarziu[ când? ] mulți producători mondiali și-au prezentat bateriile LSD NiMH.
Acest tip de baterie are o auto-descărcare redusă, ceea ce înseamnă că are o durată de viață mai lungă decât NiMH convențională. Bateriile sunt comercializate ca „gata de utilizare” sau „preîncărcate” și sunt comercializate ca înlocuitor pentru bateriile alcaline.
Comparativ cu bateriile convenționale NiMH, bateriile LSD NiMH sunt cele mai utile atunci când între încărcare și utilizarea bateriei pot trece mai mult de trei săptămâni. Bateriile NiMH convenționale pierd până la 10% din capacitatea de încărcare în primele 24 de ore după încărcare, apoi curentul de auto-descărcare se stabilizează la până la 0,5% din capacitatea pe zi. Pentru LSD NiMH, această setare este de obicei între 0,04% și 0,1% capacitate pe zi. Producătorii susțin ca prin imbunatatirea electrolitului si electrodului s-au obtinut urmatoarele avantaje ale LSD NiMH fata de tehnologia clasica:
Un alt beneficiu al bateriilor NiMH cu descărcare automată scăzută (LSD NiMH) este că au de obicei o rezistență internă semnificativ mai mică decât bateriile NiMH convenționale. Acest lucru are un efect foarte pozitiv în dispozitivele cu consum mare de curent:
Încărcarea se realizează prin curent electric la o tensiune pe celulă de până la 1,4-1,6 V. Tensiunea pe o celulă complet încărcată fără sarcină este de 1,4 V. Tensiunea la sarcină variază de la 0,9 la 1,4 V. Tensiunea fără sarcină este complet bateria descărcată este de 1,0-1,1 V (descărcarea ulterioară poate deteriora celula). Pentru a încărca bateria, se folosește curent continuu sau pulsat cu impulsuri negative de scurtă durată (pentru a preveni efectul de „memorie”, metoda de încărcare a bateriilor cu curent alternativ asimetric).
Una dintre metodele de determinare a sfârșitului de încărcare este metoda -ΔV. Imaginea prezintă un grafic al tensiunii de pe celulă la încărcare. Încărcătorul încarcă bateria cu curent continuu. După ce bateria este complet încărcată, tensiunea de pe aceasta începe să scadă. Efectul se observă numai la curenți de încărcare suficient de mari (0,5C - 1C). Încărcătorul ar trebui să detecteze această cădere și să oprească încărcarea.
Există și așa-numita „inflexie” - o metodă de determinare a sfârșitului încărcării rapide. Esența metodei este că nu este analizată tensiunea maximă de pe baterie, ci modificarea derivatei tensiunii în funcție de timp. Adică, încărcarea rapidă se va opri în momentul în care rata de creștere a tensiunii este minimă. Acest lucru vă permite să finalizați mai devreme faza de încărcare rapidă, când temperatura bateriei nu a crescut încă semnificativ. Metoda necesită însă măsurarea tensiunii cu o mai mare precizie și unele calcule matematice (calculul derivatei și filtrarea digitală a valorii obținute).
La încărcarea unei celule cu curent continuu, cea mai mare parte a energiei electrice este transformată în energie chimică. Când bateria este complet încărcată, energia electrică de intrare va fi convertită în căldură. Cu un curent de încărcare suficient de mare, puteți determina sfârșitul încărcării printr-o creștere bruscă a temperaturii celulei prin instalarea unui senzor de temperatură a bateriei. Temperatura maximă admisă a bateriei este de +60 °C.
Următoarea formulă este utilizată pentru a calcula timpul de încărcare a bateriei: t = 1,3*(capacitatea bateriei / curent de încărcare)
Înlocuirea unei celule galvanice standard, vehicule electrice, defibrilatoare, rachete și tehnologie spațială, sisteme de alimentare autonome, echipamente radio, echipamente de iluminat, modele cu acționare electrică.
Când utilizați baterii NiMH, este departe de a fi întotdeauna necesar să urmăriți o capacitate mare. Cu cât capacitatea bateriei este mai mare, cu atât este mai mare (ceteris paribus) curentul său de autodescărcare. De exemplu, luați în considerare bateriile cu o capacitate de 2500 mAh și 1900 mAh. Bateriile încărcate complet și neutilizate, de exemplu, o lună, își vor pierde o parte din capacitatea electrică din cauza autodescărcării. O baterie mai mare își va pierde încărcarea mult mai repede decât una mai mică. Astfel, după o lună, de exemplu, bateriile vor avea aproximativ aceeași încărcare, iar după și mai mult timp, bateria inițial mai încăpătoare va conține o încărcare mai mică.
Din punct de vedere practic, bateriile de mare capacitate (1500-3000 mAh dimensiune AA ) au sens să fie folosite în dispozitive cu consum mare de energie pentru o perioadă scurtă de timp și fără depozitare prealabilă. De exemplu:
Bateriile cu capacitate redusă (300-1000 mAh dimensiune AA) sunt mai potrivite pentru următoarele cazuri: