Nabíjateľné nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie a úvod do aplikácie
1 Krátke predstavenie nabíjateľnej nikel-kadmiovej (Cd-Ni) a Ni-MH nabíjateľnej batérie
1.1 Nabíjateľná batéria a primárny článok
(1) Nabíjateľná batéria označuje batériu, ktorú možno opakovane nabíjať a vybíjať, tiež známu ako sekundárna batéria alebo akumulátor.
Bežne používané dobíjacie batérie sú: nikel-kadmiové batérie, nikel-metal hydridové batérie, olovené batérie, lítium-iónové batérie, zinkovo-niklové batérie, železo-niklové batérie a iné série batérií.
(2) Primárne batérie sú suché batérie, známe aj ako primárne batérie. Bežne používané batérie sú: zinkovo-mangánové batérie, zinkovo-strieborné batérie, alkalické zinkovo-mangánové batérie, primárne zinkovo-niklové batérie a iné série batérií.
1.2 Nabíjateľné nikel-kadmiové a nikel-metal hydridové batérie: (kovová hydridovo-niklová batéria Ni-MH)
Zloženie batérie: batéria sa skladá z elektród (Electrode), elektrolytu (Electrolyte), membrány (Saparator) a vonkajšieho obalu (Outer shell).
Konkrétne: katóda (katóda) používa hydroxid nikelnatý a kobalt, anóda (anóda) používa prášok zliatiny na skladovanie vodíka, elektrolyt používa hydroxid draselný, membrána používa nylonovú tkaninu a vonkajší plášť je vyrobený z poniklovanej ocele. Záporná elektróda kadmio-niklovej batérie je oxid kademnatý, kadmium z elektrolytickej špongie a zvyšok je rovnaký ako nikel-vodíková batéria.
1.3 Klasifikácia nabíjateľných nikel-kadmiových a nikel-metal hydridových batérií
(1) Nabíjateľné nikel-metal hydridové batérie sú klasifikované podľa ich štítkov: spekané nikel-kadmiové batérie, nikel-metal hydridové batérie, penové nikel-kadmiové batérie a nikel-metal hydridové batérie.
Spekané nikel-kadmiové a nikel-metalhydridové batérie: Platne sa vyrábajú spekaním a výrobný proces je zložitý, s vysokou rýchlosťou, ultra vysokou rýchlosťou vybíjania, dobrým výkonom pri vysokých a nízkych teplotách, ale vysokými nákladmi. Široko používaný v letectve, armáde atď.
Penové nikel-kadmiové a nikel-metal hydridové batérie: Vyrábajú sa s použitím penového niklu s vysokou pórovitosťou ako matrice a naplnené aktívnymi materiálmi. Výrobný proces je jednoduchý, kapacita batérie je vysoká a náklady sú nízke. Je široko používaný v elektrickom náradí, požiarnom núdzovom osvetlení, domácich spotrebičoch a mnohých ďalších civilných oblastiach.
(2) Klasifikácia tvaru batérie: cylindrický, štvorcový, gombíkový typ atď.;
(3) Klasifikované podľa rýchlosti vybíjania batérie: typ so strednou rýchlosťou, typ s vysokou rýchlosťou, typ so super vysokou rýchlosťou atď.
1.4 Hlavné technické vlastnosti kadmium-niklových a nikel-metal hydridových batérií
1.4.1 Kapacita batérií Ni-Cd a Ni-MH (kapacita)
Menovitá kapacita sa vzťahuje na minimálnu kapacitu, ktorú by mala batéria uvoľniť za určitých podmienok, ako je uvedené v ochrannej známke výrobcu'
Podľa definície: kapacita=čas×aktuálny………………………………①
Konkrétne: kapacita nabíjania=doba nabíjania × nabíjací prúd…………②
Kapacita vybíjania=čas vybíjania × vybíjací prúd……③
Vo vyššie uvedených vzorcoch ①, ② a ③ je kapacita reprezentovaná C a jednotkou je ampérhodina (Ah) alebo miliampérhodina (mAh); čas nabíjania a vybíjania predstavuje h a jednotka je hodina; nabíjací a vybíjací prúd je vyjadrený v ampéroch (A) alebo milisekundách v ampéroch (mA).
Menovitá kapacita nikel-kadmiových a nikel-metal hydridových batérií sa vzťahuje na kapacitu vybíjanú rýchlosťou 5 hodín, vyjadrenú v C5.
Napríklad: Vyhodnotenie menovitej kapacity nikel-kadmiových a nikel-metalhydridových batérií: nabíjajte konštantným prúdom 0,1 C5A 14 až 16 hodín (nabíjacia kapacita sa všeobecne počíta ako 120 % menovitej kapacity), odložte. po dobu 15 až 30 minút a potom použite konštantný prúd 0,2C5A Vybitie na konečné napätie 1,0V/kapacita.
Príklad: AA1500mAh Ni-MH batéria, nabitá 0,5C5A,
Nabíjací prúd=0,5×1500=750mA
Kapacita nabíjania=1 500 mAh × 120 % (to znamená 1,2 krát)=1 800 mAh
Kapacita nabíjania (mAh) 1800mAh
Doba nabíjania (h) ===2,4h alebo 144min
Kapacita vybíjania (mAh) 750mA
Rýchlosť násobenia: označuje veľkosť nabíjacieho a vybíjacieho prúdu, vyjadrenú v násobkoch menovitej kapacity.
Napríklad: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Súčasné nové normy IEC a GB/T 15100 sa menia na ItA, čo znamená, že ItA je ekvivalentné C5A.
Ni-MH batéria AA1500mAh sa nabíja konštantným prúdom 0,5C5A a nabíjací prúd je 750mAh. 0,5C5A je bežne známe ako 0,5-násobné zväčšenie.
1.4.2 Napätie Ni-Cd a Ni-MH batérií
Normálne napätie nikel-kadmiových a nikel-metal hydridových batérií je 1,2 V pre každú.
Napätie zloženého akumulátora=1,2V × počet zložených akumulátorov
Kombinácia kadmium-niklových a nikel-metal hydridových batérií sa zvyčajne kombinuje v sérii a paralelná kombinácia sa neodporúča, pretože medzi jednotlivými batériami existujú určité rozdiely. Napríklad rozdiel v kapacite a kapacite vedie k rozdielu v teplote batérie a rozdiel v teplote batérie vedie k rozdielu v napätí. , Rozdiel v napätí spôsobuje, že prúd batérie s vysokým vybíjacím napätím prúdi späť do batérie s nízkym vybíjacím napätím, čo spôsobuje nekonzistentné paralelné batérie, čo vedie k nebezpečnému používaniu súpravy batérií.
Napätie batérie zahŕňa nabíjacie napätie, napätie naprázdno, napätie v uzavretom obvode, vybíjacie napätie, pracovné napätie, napätie platformy, štandardné napätie a koncové napätie.
Menovité napätie: nikel-vodíková batéria 1,2V/ks, kadmium-niklová batéria 1,2V/ks, zinkovo-mangánová batéria 1,5V/ks
Olovený akumulátor 2,0 V/ks Li-ion akumulátor 3,6 V/ks
Nabíjacie napätie: Maximálna hodnota nabíjacieho napätia batérie počas procesu nabíjania batérie. Napätie batérie sa mení s nabíjacím prúdom. Čím vyšší je nabíjací prúd, tým vyššie je nabíjacie napätie a naopak.
Cut off voltage: Napätie, pri ktorom sa batéria vybíja do doby ukončenia vybíjania, ktorá sa mení s vybíjacím prúdom.
Páči sa mi to:
Rýchlosť vybíjania
Koniec vybíjacieho napätia
0,2 C5A výboj
1,0 V/iba
1 výboj C5A
0,9 V/iba
5 C5A výboj
0,8 V/iba
10 C5A výboj
0,7 V/ks
1.4.3 Samovybíjanie (samovybíjanie)
Kadmium-nikel a nikel-metal hydridové batérie uvoľňujú svoju vlastnú kapacitu v dobíjacích batériách bez vonkajšieho výboja prúdu.
Test hodnotenia samovybíjania: Batéria sa nabíja konštantným prúdom 0,1C5A po dobu 14 až 16 hodín a potom, čo zostane otvorená 28 dní a nocí, sa vybije konštantným prúdom 0,2C5A na koncové napätie 1,0 V a čas vybíjania musí byť ≥ 3 hodiny, aby sa kvalifikoval.
1.4.4 Životnosť cyklu
Podľa testovacej metódy životnosti cyklu uvedenej v národnej norme GB/T 15100-94 by mala byť životnosť Ni-MH batérie ≥500-krát; cyklus znamená (nabitie a vybitie) raz, to znamená raz nabitie a raz vybitie. Životnosť končí, keď je vybíjacia kapacita nižšia ako 60 % menovitej kapacity.
Vyhodnotenie životnosti batérií v súlade s normami IEC a národnými normami trvá dlho. Z tohto dôvodu výrobcovia, ktorí vyrábajú nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie a tí, ktorí používajú nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie, v súčasnosti používajú metódy testovania životnosti so zrýchleným cyklom; Podľa testovacej metódy kadmium-niklových a nikel-metalhydridových batérií vydanej Čínskou asociáciou batériového priemyslu v roku 2000: 1C5A nabíjanie konštantným prúdom po dobu 72 minút, 15 až 30 minút v pohotovostnom režime, 1C5A konštantný prúdový výboj 1,0V/kus, je cyklus a životnosť cyklu vyžaduje 300-krát; Vyžaduje sa, aby sa životnosť skončila, keď je vybíjacia kapacita menšia ako 60 % menovitej kapacity.
1.4.5 Vnútorný odpor batérie (mΩ) (vnútorný odpor)
Vnútorný odpor kadmium-niklových a nikel-metal hydridových batérií je spôsobený najmä elektrochemickou polarizáciou, koncentračnou polarizáciou a ohmickou polarizáciou batérie. Tento indikátor závisí hlavne od množstva elektrolytu a elektrolytu, membrány a kladných a záporných dosiek. , Príslušenstvo a ďalšie súvisiace, rovnaký model, rovnaká kapacita batérie, hodnota vnútorného odporu je veľká, čo naznačuje, že elektrický výkon batérie' je slabý; naopak, hodnota vnútorného odporu je malá, čo naznačuje, že elektrický výkon batérie' je dobrý.
Test vnútorného odporu: Batéria sa nabíja konštantným prúdom 0,1C5A počas 14 až 16 hodín a potom sa nechá 60 minút testovať.
AA1200mAh – AA1800mAh batéria ≤30mΩ
AAA500mAh – AAA800mAh batéria ≤40mΩ
Výkon batérie tiež zahŕňa: výkon pri vysokej teplote, výkon pri nízkych teplotách, výkon pri prebíjaní, schopnosť nabíjania konštantným napätím, schopnosť prijímať nabíjanie, výkon pri otrasoch a vibráciách atď. Okrem vyššie uvedených výkonových testov sa vykonávajú testy elektrického výkonu batérie v podmienkach prostredia 20±5°C a relatívnej vlhkosti 65±20%.
Poznámka: Ak nie je uvedené inak, všetky testy elektrického výkonu batérie podliehajú testom do jedného mesiaca, ktoré zákazníkovi zaplatí továreň.
2 Národné normy pre nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie
2,1 GB/T15100-94
Norma obsahuje skúšobné normy pre valcové nikel-vodíkové batérie; delí sa na výkon s vysokou, strednou rýchlosťou, nízkou rýchlosťou a ultra vysokou rýchlosťou.
2,2 GB/T11013—1996
Táto norma obsahuje technické normy a skúšobné metódy pre cylindrické nikel-kadmiové batérie.
2,3 GB/T15100—2004
Norma obsahuje skúšobné normy pre valcové nikel-vodíkové batérie; delí sa na výkon s vysokou, strednou rýchlosťou, nízkou rýchlosťou a ultra vysokou rýchlosťou. Zmeňte tradičnú metódu vyjadrenia rýchlosti nabíjania a vybíjania z násobku menovitej kapacity na násobok prúdu.
2,4 GB/T15100—2005
Norma zahŕňa testovacie štandardy pre cylindrické nikel-metal hydridové batérie, malé štvorcové batérie a gombíkové batérie a pridáva test rýchleho nabíjania 1,0C5A konštantným prúdom.
2.5 Norma IEC pre nikel-kadmiové a nikel-vodíkové batérie
IEC61951-2: 2003 Táto norma obsahuje rôzne testovacie normy spoľahlivosti a bezpečnosti pre cylindrické nikel-metal hydridové batérie a rôzne technické normy pre batérie.
IEC61951-1: 2003 Táto norma obsahuje rôzne testovacie normy spoľahlivosti a bezpečnosti pre cylindrické, malé štvorcové, gombíkové nikel-kadmiové batérie a technické normy pre rôzne batérie.
3 Oblasti použitia kadmium-niklových a nikel-vodíkových batérií a požiadavky súvisiacich podporných odvetví
3.1 Nikel-kadmiové a nikel-metal hydridové batérie môžu byť široko používané v elektrickom náradí, núdzovom osvetlení (vrátane osvetlenia trávnika, solárnych svetiel), elektrických hračkách (modely lietadiel), holiacich strojčekoch, bezdrôtových telefónoch, elektrických bicykloch, digitálnych fotoaparátoch, vysielačkách. reproduktory, prístroje a merače, komunikácie, domáce spotrebiče, lapače prachu, MP3, rádiá atď.
3.2 Elektrické náradie (typ SC)
Hlavné požiadavky priemyslu elektrického náradia na kadmium-niklové a nikel-vodíkové batérie typu SC:
Nabíjajte konštantným prúdom 1C5A po dobu 72 minút, odložte na 15-30 minút
10C5A-15C5A výboj konštantného prúdu do koncového napätia 0,7V/ks
Čas vybíjania ≥ 4 minúty alebo 3,5 minúty
Nepretržite cyklujte 10-krát, nie menej ako je požadovaný čas vybitia
Do 2 minút od vybitia nie je napätie batérie menšie ako 1,0 V/ks
Batérie pre elektrické náradie a jednotlivé batérie musia byť zabalené v sulfátových papierových obaloch.
3.3 Odvetvie núdzových svietidiel (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA atď.) Svietidlá núdzového osvetlenia sú v súlade s priemyselnými požiadavkami a národnými normami. Keď priemysel vo všeobecnosti používa batérie, používa sa obmedzenie konštantného napätia a prúdu. Nabite kadmium-nikel a nikel-metal hydridové batérie, nastavte nabíjacie napätie na 1,43-1,45 V/ks a doba nabíjania je 24 hodín.
