Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου και εισαγωγή εφαρμογών

Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου και εισαγωγή εφαρμογών

1 Σύντομη εισαγωγή της επαναφορτιζόμενης μπαταρίας νικελίου-καδμίου (Cd-Ni) και Ni-MH

1.1 Επαναφορτιζόμενη μπαταρία και πρωτεύον στοιχείο

(1) Η επαναφορτιζόμενη μπαταρία αναφέρεται σε μια μπαταρία που μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί επανειλημμένα, γνωστή και ως δευτερεύουσα μπαταρία ή συσσωρευτής.

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι: μπαταρίες νικελίου-καδμίου, μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου, μπαταρίες μολύβδου-οξέος, μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπαταρίες ψευδαργύρου-νικελίου, μπαταρίες σιδήρου-νικελίου και άλλες σειρές μπαταριών.

(2) Οι κύριες μπαταρίες είναι ξηρές μπαταρίες, γνωστές και ως πρωτεύουσες μπαταρίες. Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι: μπαταρίες ψευδαργύρου-μαγγανίου, μπαταρίες ψευδαργύρου-ασημιού, αλκαλικές μπαταρίες ψευδαργύρου-μαγγανίου, βασικές μπαταρίες ψευδαργύρου-νικελίου και άλλες σειρές μπαταριών.

1.2 Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου: (μπαταρία μεταλλικού υδριδίου-νικελίου μπαταρία Ni-MH)

Η σύνθεση της μπαταρίας: η μπαταρία αποτελείται από ηλεκτρόδια (Electrode), ηλεκτρολύτη (Electrolyte), διάφραγμα (Saparator) και εξωτερικό κέλυφος (Outer shell).

Συγκεκριμένα: η κάθοδος (Κάθοδος) χρησιμοποιεί υδροξείδιο νικελίου και κοβάλτιο, η άνοδος (άνοδος) χρησιμοποιεί σκόνη κράματος αποθήκευσης υδρογόνου, ο ηλεκτρολύτης χρησιμοποιεί υδροξείδιο του καλίου, το διάφραγμα χρησιμοποιεί ύφασμα νάιλον και το εξωτερικό κέλυφος είναι κατασκευασμένο από επινικελωμένο κέλυφος χάλυβα. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας νικελίου καδμίου είναι οξείδιο του καδμίου, ηλεκτρολυτικό σφουγγάρι κάδμιο, και το υπόλοιπο είναι το ίδιο με την μπαταρία υδρογόνου νικελίου.

1.3 Ταξινόμηση επαναφορτιζόμενων μπαταριών νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου

(1) Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου ταξινομούνται σύμφωνα με τις πλάκες τους: συσσωρευμένες μπαταρίες νικελίου-καδμίου, μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου, μπαταρίες αφρώδους νικελίου-καδμίου και μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου.

Συσσωρευμένες μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου: Οι πλάκες κατασκευάζονται με πυροσυσσωμάτωση και η διαδικασία παραγωγής είναι περίπλοκη, με απόδοση εκφόρτισης υψηλού ρυθμού, εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας, καλή απόδοση σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία, αλλά υψηλό κόστος. Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, στρατιωτική κ.λπ.

Αφρώδεις μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου: Κατασκευάζονται με χρήση αφρώδους νικελίου με υψηλό πορώδες ως μήτρα και γεμάτες με ενεργά υλικά. Η διαδικασία παραγωγής είναι απλή, η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι υψηλή και το κόστος είναι χαμηλό. Χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρικά εργαλεία, φωτισμό έκτακτης ανάγκης πυρκαγιάς, οικιακές συσκευές και πολλά άλλα πολιτικά πεδία.

(2) Η ταξινόμηση σχήματος της μπαταρίας: κυλινδρική, τετράγωνη, τύπος κουμπιού κ.λπ.

(3) Ταξινομείται σύμφωνα με τον ρυθμό εκφόρτισης της μπαταρίας: τύπος μεσαίου ρυθμού, τύπος υψηλού ρυθμού, τύπος εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας κ.λπ.

1.4 Κύρια τεχνική απόδοση των μπαταριών καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου

1.4.1 Χωρητικότητα μπαταριών Ni-Cd και Ni-MH (Χωρητικότητα)

Η ονομαστική χωρητικότητα αναφέρεται στην ελάχιστη χωρητικότητα που πρέπει να απελευθερώσει η μπαταρία υπό ορισμένες συνθήκες, όπως δηλώνεται από το εμπορικό σήμα του κατασκευαστή'

Σύμφωνα με τον ορισμό: χωρητικότητα=χρόνος×ρεύμα………………………………①

Δηλαδή: χωρητικότητα φόρτισης=χρόνος φόρτισης×ρεύμα φόρτισης…………②

Χωρητικότητα εκφόρτισης=χρόνος εκφόρτισης×ρεύμα εκφόρτισης……③

Στους παραπάνω τύπους ①, ② και ③, η χωρητικότητα αντιπροσωπεύεται από το C και η μονάδα είναι αμπέρ-ώρα (Ah) ή χιλιοστά του αμπέρ-ώρα (mAh). ο χρόνος φόρτισης και εκφόρτισης αντιπροσωπεύεται από h και η μονάδα είναι ώρα. το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης αντιπροσωπεύεται από αμπέρ (Α) ή χιλιοστά του δευτερολέπτου αμπέρ (mA).

Η ονομαστική χωρητικότητα των μπαταριών νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου αναφέρεται στην ικανότητα αποφόρτισης με ρυθμό 5 ωρών, εκφρασμένη σε C5.

Για παράδειγμα: Αξιολόγηση της ονομαστικής χωρητικότητας μπαταριών νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου: φόρτιση με σταθερό ρεύμα 0,1 C5A για 14 έως 16 ώρες (η χωρητικότητα φόρτισης υπολογίζεται γενικά ως 120% της ονομαστικής χωρητικότητας), αφήστε το στην άκρη για 15 έως 30 λεπτά και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε σταθερό ρεύμα 0,2C5A Εκφόρτιση στην τελική τάση 1,0V/χωρητικότητα.

Παράδειγμα: Μπαταρία AA1500mAh Ni-MH, φορτισμένη με 0,5C5A,

Ρεύμα φόρτισης=0,5×1500=750mA

Χωρητικότητα φόρτισης=1500mAh×120% (δηλαδή 1,2 φορές)=1800mAh

Χωρητικότητα φόρτισης (mAh) 1800mAh

Χρόνος φόρτισης (h) ===2,4 ώρες ή 144 λεπτά

Χωρητικότητα εκφόρτισης (mAh) 750mA

Ρυθμός πολλαπλασιασμού: αναφέρεται στο μέγεθος του ρεύματος φόρτισης και εκφόρτισης, εκφρασμένο σε πολλαπλάσια της ονομαστικής χωρητικότητας.

Για παράδειγμα: 0.1C5A, 0.2C5A, 0.5C5A, 1C5A...

Τα τρέχοντα νέα πρότυπα IEC και GB/T 15100 αλλάζουν σε ItA, πράγμα που σημαίνει ότι το ItA είναι ισοδύναμο με το C5A.

Μια μπαταρία Ni-MH AA1500mAh φορτίζεται με σταθερό ρεύμα 0,5C5A και το ρεύμα φόρτισης είναι 750mAh. Το 0,5C5A είναι κοινώς γνωστό ως μεγέθυνση 0,5.

1.4.2 Τάση μπαταριών Ni-Cd και Ni-MH

Η κανονική τάση των μπαταριών νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι 1,2 V η καθεμία.

Τάση συναρμολογημένης μπαταρίας=1,2 V × αριθμός συναρμολογημένων μπαταριών

Ο συνδυασμός μπαταριών καδμίου-νικελίου και μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου συνδυάζεται γενικά σε σειρά και ο παράλληλος συνδυασμός δεν συνιστάται, επειδή υπάρχουν ορισμένες διαφορές στις μεμονωμένες μπαταρίες. Για παράδειγμα, η διαφορά χωρητικότητας και χωρητικότητας οδηγεί σε διαφορά στη θερμοκρασία της μπαταρίας και η διαφορά στη θερμοκρασία της μπαταρίας οδηγεί σε διαφορά τάσης. , Η διαφορά τάσης προκαλεί το ρεύμα της μπαταρίας με υψηλή τάση εκφόρτισης να ρέει προς τα πίσω προς την μπαταρία με χαμηλή τάση εκφόρτισης, προκαλώντας ασυνεπείς παράλληλες μπαταρίες, με αποτέλεσμα την μη ασφαλή χρήση της μπαταρίας.

Η τάση της μπαταρίας περιλαμβάνει την τάση φόρτισης, την τάση ανοιχτού κυκλώματος, την τάση κλειστού κυκλώματος, την τάση εκφόρτισης, την τάση λειτουργίας, την τάση πλατφόρμας, την τυπική τάση και την τάση τερματισμού.

Ονομαστική τάση: μπαταρία νικελίου-υδρογόνου 1,2V/pc, μπαταρία νικελίου καδμίου 1,2V/pc, μπαταρία ψευδαργύρου-μαγγανίου 1,5V/pc

Μπαταρία μολύβδου 2,0 V/pc Μπαταρία ιόντων λιθίου 3,6 V/τεμ

Τάση φόρτισης: Η μέγιστη τιμή της τάσης φόρτισης της μπαταρίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας. Η τάση της μπαταρίας αλλάζει με το ρεύμα φόρτισης. Όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα φόρτισης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση φόρτισης και αντίστροφα.

Τάση διακοπής: Η τάση στην οποία αποφορτίζεται η μπαταρία στον χρόνο αποκοπής εκφόρτισης, η οποία ποικίλλει ανάλογα με το ρεύμα εκφόρτισης.

σαν:

Ποσοστό εκφόρτισης

Τέλος τάσης εκφόρτισης

0,2 εκκένωση C5A

1,0 V/μόνο

1 εκκένωση C5A

0,9 V/μόνο

5 Εκκένωση C5A

0,8 V/μόνο

10 Εκκένωση C5A

0,7 V/τεμ

1.4.3 Αυτοεκφόρτιση (αυτοεκφόρτιση)

Οι μπαταρίες καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου απελευθερώνουν τη δική τους χωρητικότητα σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες χωρίς εξωτερική εκφόρτιση ρεύματος.

Δοκιμή αξιολόγησης αυτοεκφόρτισης: Η μπαταρία φορτίζεται με σταθερό ρεύμα 0,1C5A για 14 έως 16 ώρες και αφού μείνει ανοιχτή για 28 ημέρες και νύχτες, εκφορτίζεται με σταθερό ρεύμα 0,2C5A σε τάση τερματισμού 1,0V και ο χρόνος εκφόρτισης απαιτείται να είναι ≥3 ώρες για να πληροίτε τις προϋποθέσεις.

1.4.4 Κύκλος ζωής

Σύμφωνα με τη μέθοδο δοκιμής διάρκειας κύκλου που δίνεται στο εθνικό πρότυπο GB/T 15100-94, η διάρκεια ζωής του κύκλου της μπαταρίας Ni-MH πρέπει να είναι ≥500 φορές. κύκλος σημαίνει (φόρτιση και αποφόρτιση) μία φορά, δηλαδή φόρτιση μία φορά και αποφόρτιση μία φορά. Η διάρκεια ζωής τελειώνει όταν η ικανότητα εκφόρτισης είναι μικρότερη από το 60% της ονομαστικής χωρητικότητας.

Χρειάζεται πολύς χρόνος για να αξιολογηθεί η διάρκεια ζωής των μπαταριών σύμφωνα με τα πρότυπα IEC και τα εθνικά πρότυπα. Για το λόγο αυτό, οι κατασκευαστές που παράγουν μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου και εκείνοι που χρησιμοποιούν μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου χρησιμοποιούν επί του παρόντος μεθόδους δοκιμής επιταχυνόμενου κύκλου ζωής. Σύμφωνα με τη μέθοδο δοκιμής μπαταριών καδμίου-νικελίου και υδριδίου νικελίου μετάλλου που εκδόθηκε από την China Battery Industry Association το 2000: φόρτιση σταθερού ρεύματος 1C5A για 72 λεπτά, 15 έως 30 λεπτά σε αναμονή, 1C5A εκφόρτιση σταθερού ρεύματος 1,0V/τεμάχιο, είναι ένας κύκλος και η διάρκεια ζωής του κύκλου απαιτεί 300 φορές. Απαιτείται όταν η ικανότητα εκφόρτισης είναι μικρότερη από το 60% της ονομαστικής χωρητικότητας, η διάρκεια ζωής να τελειώνει.

1.4.5 Η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας (mΩ) (εσωτερική αντίσταση)

Η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου προκαλείται κυρίως από την ηλεκτροχημική πόλωση, την πόλωση συγκέντρωσης και την ωμική πόλωση της μπαταρίας. Αυτός ο δείκτης εξαρτάται κυρίως από την ποσότητα του ηλεκτρολύτη και από τον ηλεκτρολύτη, το διάφραγμα και τις θετικές και αρνητικές πλάκες. , Αξεσουάρ και άλλα σχετικά, το ίδιο μοντέλο, η ίδια χωρητικότητα της μπαταρίας, η τιμή εσωτερικής αντίστασης είναι μεγάλη, υποδεικνύοντας ότι η ηλεκτρική απόδοση της μπαταρίας' είναι κακή. Αντίθετα, η τιμή της εσωτερικής αντίστασης είναι μικρή, υποδεικνύοντας ότι η ηλεκτρική απόδοση της μπαταρίας' είναι καλή.

Δοκιμή εσωτερικής αντίστασης: Η μπαταρία φορτίζεται με σταθερό ρεύμα 0,1C5A για 14 έως 16 ώρες και στη συνέχεια αφήνεται για 60 λεπτά για δοκιμή.

Μπαταρία AA1200mAh—AA1800mAh ≤30mΩ

AAA500mAh—Μπαταρία AAA800mAh ≤40mΩ

Η απόδοση της μπαταρίας περιλαμβάνει επίσης: απόδοση υψηλής θερμοκρασίας, απόδοση χαμηλής θερμοκρασίας, απόδοση υπερφόρτισης, ικανότητα φόρτισης σταθερής τάσης, ικανότητα λήψης φόρτισης, απόδοση κραδασμών και κραδασμών κ.λπ. Εκτός από τις παραπάνω δοκιμές απόδοσης, πραγματοποιούνται οι δοκιμές ηλεκτρικής απόδοσης της μπαταρίας υπό συνθήκες περιβάλλοντος 20±5°C και σχετικής υγρασίας 65±20%.

Σημείωση: Εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά, όλες οι δοκιμές ηλεκτρικής απόδοσης της μπαταρίας υπόκεινται σε δοκιμές εντός ενός μήνα που καταβάλλονται στον πελάτη από το εργοστάσιο.

2 Εθνικά πρότυπα για μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου

2,1 GB/T15100—94

Το πρότυπο περιλαμβάνει τα πρότυπα δοκιμής για κυλινδρικές μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου. χωρίζεται σε απόδοση εκφόρτισης υψηλής ταχύτητας, μεσαίου ρυθμού, χαμηλής ταχύτητας και εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας.

2,2 GB/T11013—1996

Αυτό το πρότυπο περιέχει τεχνικά πρότυπα και μεθόδους δοκιμής για κυλινδρικές μπαταρίες νικελίου-καδμίου.

2,3 GB/T15100—2004

Το πρότυπο περιλαμβάνει τα πρότυπα δοκιμής για κυλινδρικές μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου. χωρίζεται σε απόδοση εκφόρτισης υψηλής ταχύτητας, μεσαίου ρυθμού, χαμηλής ταχύτητας και εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας. Αλλάξτε την παραδοσιακή μέθοδο έκφρασης ρυθμού φόρτισης και εκφόρτισης από το πολλαπλάσιο της ονομαστικής χωρητικότητας στο πολλαπλάσιο του ρεύματος.

2,4 GB/T15100—2005

Το πρότυπο περιλαμβάνει πρότυπα δοκιμών για κυλινδρικές μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου, μικρές τετράγωνες μπαταρίες και μπαταρίες κουμπιών και προσθέτει μια δοκιμή ταχείας φόρτισης σταθερού ρεύματος 1,0C5A.

2.5 Πρότυπο IEC για μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδρογόνου

IEC61951-2: 2003 Αυτό το πρότυπο περιέχει διάφορα πρότυπα δοκιμών αξιοπιστίας και ασφάλειας για κυλινδρικές μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου και διάφορα τεχνικά πρότυπα για μπαταρίες.

IEC61951-1: 2003 Αυτό το πρότυπο περιέχει διάφορα πρότυπα δοκιμών αξιοπιστίας και ασφάλειας για κυλινδρικές, μικρές τετράγωνες μπαταρίες νικελίου-καδμίου τύπου κουμπιού και τεχνικά πρότυπα για διάφορες μπαταρίες.

3 Πεδία εφαρμογής μπαταριών καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδρογόνου και απαιτήσεις συναφών υποστηρικτικών βιομηχανιών

3.1 Οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως σε ηλεκτρικά εργαλεία, φωτισμό έκτακτης ανάγκης πυρκαγιάς (συμπεριλαμβανομένων φώτων γκαζόν, ηλιακών φώτων), ηλεκτρικά παιχνίδια (μοντέλα αεροσκαφών), ξυράφια, ασύρματα τηλέφωνα, ηλεκτρικά ποδήλατα, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, walkie- ομιλητές, όργανα και μετρητές, Επικοινωνίες, οικιακές συσκευές, συλλέκτες σκόνης, MP3, ραδιόφωνα κ.λπ.

3.2 Ηλεκτρικά εργαλεία (τύπου SC)

Οι κύριες απαιτήσεις της βιομηχανίας ηλεκτρικών εργαλείων για μπαταρίες καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδρογόνου τύπου SC:

Φορτίστε με σταθερό ρεύμα 1C5A για 72 λεπτά, αφήστε το στην άκρη για 15-30 λεπτά

10C5A-15C5A εκφόρτιση σταθερού ρεύματος στην τελική τάση 0,7V/τεμ.

Χρόνος εκφόρτισης ≥ 4 λεπτά ή 3,5 λεπτά

Κάντε συνεχή κύκλο 10 φορές, όχι λιγότερο από τον απαιτούμενο χρόνο εκφόρτισης

Μέσα σε 2 λεπτά από το χρόνο εκφόρτισης, η τάση της μπαταρίας δεν είναι μικρότερη από 1,0 V/pc

Οι μπαταρίες για ηλεκτρικά εργαλεία και οι μεμονωμένες μπαταρίες πρέπει να συσκευάζονται σε μανίκια από χαρτί κραφτ.

3.3 Βιομηχανία φωτιστικών έκτακτης ανάγκης (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, κ.λπ.) Τα φωτιστικά έκτακτης ανάγκης είναι σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κλάδου και τα εθνικά πρότυπα. Όταν η βιομηχανία χρησιμοποιεί γενικά πακέτα μπαταριών, χρησιμοποιούνται περιορισμοί σταθερής τάσης και ρεύματος. Φορτίστε τα πακέτα μπαταριών καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου, ρυθμίστε την τάση φόρτισης στα 1,43-1,45 V/pc και ο χρόνος φόρτισης είναι 24 ώρες.