Punjive nikal-kadmijeve i nikal-vodikove baterije i uvod u primjenu
1 Kratko predstavljanje punjive nikl-kadmijeve (Cd-Ni) i Ni-MH punjive baterije
1.1 Punjiva baterija i primarna ćelija
(1) Punjiva baterija se odnosi na bateriju koja se može više puta puniti i prazniti, također poznata kao sekundarna baterija ili akumulator.
Najčešće korištene punjive baterije su: nikl-kadmijeve baterije, nikl-metal hidridne baterije, olovno-kiselinske baterije, litij-ionske baterije, cink-nikl baterije, željezo-nikl baterije i druge serije baterija.
(2) Primarne baterije su suhe baterije, također poznate kao primarne baterije. Najčešće korištene baterije su: cink-manganske baterije, cink-srebrne baterije, alkalne cink-manganske baterije, primarne cink-nikl baterije i druge serije baterija.
1.2 Punjive nikl-kadmijeve i nikl-metal-hidridne baterije: (metal-hidrid-nikl baterija Ni-MH baterija)
Sastav baterije: baterija se sastoji od elektroda (Electrode), elektrolita (Electrolyte), dijafragme (Saparator) i vanjske ljuske (Outer shell).
Naime: katoda (Cathode) koristi nikal hidroksid i kobalt, anoda (Anode) koristi prah legure za pohranu vodika, elektrolit koristi kalij hidroksid, dijafragma koristi najlonsku tkaninu, a vanjska ljuska je izrađena od poniklane čelične ljuske. Negativna elektroda kadmij-nikl baterije je kadmij oksid, kadmij elektrolitičke spužve, a ostalo je isto kao nikal-vodikova baterija.
1.3 Klasifikacija punjivih nikal-kadmij i nikl-metal hidridnih baterija
(1) Punjive nikl-metal hidridne baterije klasificirane su prema pločama: sinterirane nikal-kadmijeve baterije, nikl-metal hidridne baterije, pjenaste nikal-kadmij baterije i nikl-metal hidridne baterije.
Sinterirane nikal-kadmij i nikl-metal hidridne baterije: ploče se proizvode sinteriranjem, a proizvodni proces je složen, s visokom brzinom, ultra-visokom brzinom pražnjenja, dobrim performansama pri visokim i niskim temperaturama, ali visokim troškovima. Široko se koristi u zrakoplovstvu, vojsci itd.
Pjenasti nikal-kadmij i nikl-metal hidridne baterije: Proizvedene su korištenjem pjenastog nikla visoke poroznosti kao matrice i punjene aktivnim materijalima. Proces proizvodnje je jednostavan, kapacitet baterije je visok, a cijena niska. Široko se koristi u električnim alatima, rasvjeti u slučaju nužde, kućanskim aparatima i mnogim drugim civilnim poljima.
(2) Klasifikacija oblika baterije: cilindrični, kvadratni, tip tipke itd.;
(3) Klasificiran prema brzini pražnjenja baterije: tip srednje brzine, tip visoke brzine, tip super visoke brzine itd.
1.4 Glavne tehničke karakteristike kadmij-nikl i nikl-metal hidridnih baterija
1.4.1 Kapacitet Ni-Cd i Ni-MH baterija (kapacitet)
Nazivni kapacitet odnosi se na minimalni kapacitet koji bi baterija trebala osloboditi pod određenim uvjetima kako navodi zaštitni znak proizvođača'.
Prema definiciji: kapacitet=vrijeme×struja…………………………………………①
Naime: kapacitet punjenja=vrijeme punjenja×struja punjenja…………②
Kapacitet pražnjenja=vrijeme pražnjenja×struja pražnjenja……③
U gornjim formulama ①, ② i ③, kapacitet je predstavljen s C, a jedinica je amper-sat (Ah) ili miliamper-sat (mAh); vrijeme punjenja i pražnjenja predstavljeno je sa h, a jedinica je sat; struja punjenja i pražnjenja predstavljena je amperima (A) ili milisekundama Ampera (mA) rečeno.
Nazivni kapacitet nikal-kadmij i nikl-metal hidridnih baterija odnosi se na kapacitet koji se isprazni brzinom od 5 sati, izražen u C5.
Na primjer: Procjena nazivnog kapaciteta nikl-kadmij i nikl-metal hidridnih baterija: punite konstantnom strujom od 0,1 C5A 14 do 16 sati (kapacitet punjenja se općenito izračunava kao 120% nazivnog kapaciteta), ostavite ga na stranu 15 do 30 minuta, a zatim koristite konstantnu struju od 0,2C5A Ispraznite do konačnog napona 1,0V/kapacitet.
Primjer: AA1500mAh Ni-MH baterija, napunjena s 0,5C5A,
Struja punjenja=0,5×1500=750mA
Kapacitet punjenja=1500mAh×120% (odnosno 1,2 puta)=1800mAh
Kapacitet punjenja (mAh) 1800 mAh
Vrijeme punjenja (h) ===2,4h ili 144min
Kapacitet pražnjenja (mAh) 750mA
Stopa množenja: odnosi se na veličinu struje punjenja i pražnjenja, izraženu u višekratnicima nazivnog kapaciteta.
Na primjer: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Trenutni novi IEC i GB/T 15100 standardi promijenjeni su u ItA, što znači da je ItA ekvivalentan C5A.
Ni-MH baterija AA1500mAh puni se konstantnom strujom od 0,5C5A, a struja punjenja je 750mAh. 0,5C5A je općenito poznato kao povećanje od 0,5.
1.4.2 Napon Ni-Cd i Ni-MH baterija
Normalni napon nikal-kadmij i nikl-metal hidridnih baterija je 1,2V svaka.
Napon sklopljene baterije=1,2V × broj sklopljenih baterija
Kombinacija kadmij-nikl i nikl-metal hidridnih baterija u pravilu se kombinira serijski, a paralelna kombinacija se ne preporučuje jer postoje određene razlike u pojedinačnim baterijama. Na primjer, razlika u kapacitetu i kapacitetu dovodi do razlike u temperaturi baterije, a razlika u temperaturi baterije dovodi do razlike u naponu. , Razlika napona uzrokuje da struja baterije s visokim naponom pražnjenja teče unatrag do baterije s niskim naponom pražnjenja, uzrokujući nedosljedne paralelne baterije, što rezultira nesigurnom upotrebom baterije.
Napon baterije uključuje napon punjenja, napon otvorenog kruga, napon zatvorenog kruga, napon pražnjenja, radni napon, napon platforme, standardni napon i napon završetka.
Nazivni napon: nikl-vodikova baterija 1,2V/kom, kadmij-nikl baterija 1,2V/kom, cink-mangan baterija 1,5V/kom
Olovna baterija 2,0 V/kom Li-ion baterija 3,6 V/kom
Napon punjenja: Maksimalna vrijednost napona punjenja baterije tijekom procesa punjenja baterije. Napon baterije mijenja se sa strujom punjenja. Što je struja punjenja veća, to je veći napon punjenja i obrnuto.
Prekidni napon: napon pri kojem se baterija prazni do vremena prekida pražnjenja, koje varira sa strujom pražnjenja.
Kao:
Stopa pražnjenja
Kraj napona pražnjenja
0,2 C5A pražnjenje
1,0 V/samo
1 C5A pražnjenje
0,9 V/samo
5 C5A pražnjenje
0,8 V/samo
10 C5A pražnjenje
0,7 V/kom
1.4.3 Samopražnjenje (samopražnjenje)
Kadmij-nikl i nikl-metal hidridne baterije oslobađaju vlastiti kapacitet u punjivim baterijama bez vanjskog pražnjenja struje.
Test procjene samopražnjenja: baterija se puni konstantnom strujom od 0,1C5A 14 do 16 sati, a nakon što je ostavljena otvorena 28 dana i noći, ispražnjena je konstantnom strujom od 0,2C5A do napona završetka od 1,0V i vrijeme pražnjenja mora biti ≥3 sata da se kvalificira.
1.4.4 Životni vijek ciklusa
Prema metodi ispitivanja životnog vijeka ciklusa danoj u nacionalnom standardu GB/T 15100-94, životni vijek Ni-MH baterije trebao bi biti ≥500 puta; ciklus znači (punjenje i pražnjenje) jednom, odnosno jednom napuniti i jednom isprazniti. Životni vijek završava kada je kapacitet pražnjenja manji od 60% nazivnog kapaciteta.
Potrebno je dugo vremena za procjenu životnog vijeka baterija u skladu s IEC standardima i nacionalnim standardima. Iz tog razloga, proizvođači koji proizvode nikal-kadmijeve i nikal-vodikove baterije i oni koji koriste nikal-kadmijeve i nikal-vodikove baterije trenutno koriste metode ispitivanja ubrzanog ciklusa; Prema metodi ispitivanja kadmij-nikl i nikl-metal hidridnih baterija koju je izdalo Kinesko udruženje industrije baterija 2000. godine: 1C5A punjenje konstantnom strujom 72 minute, 15 do 30 minuta na čekanju, 1C5A pražnjenje konstantnom strujom 1,0 V/komad, to je ciklus, a život ciklusa zahtijeva 300 puta; Zahtijeva se da kada je kapacitet pražnjenja manji od 60% nazivnog kapaciteta, vijek trajanja završi.
1.4.5 Unutarnji otpor baterije (mΩ) (unutarnji otpor)
Unutarnji otpor kadmij-nikl i nikl-metal hidridnih baterija uglavnom je uzrokovan elektrokemijskom polarizacijom, koncentracijskom polarizacijom i omskom polarizacijom baterije. Ovaj pokazatelj uglavnom ovisi o količini elektrolita, te elektrolitu, dijafragmi te pozitivnim i negativnim pločama. , Dodatna oprema i ostalo povezano, isti model, isti kapacitet baterije, vrijednost unutarnjeg otpora je velika, što ukazuje na slabe električne performanse baterije' naprotiv, vrijednost unutarnjeg otpora je mala, što ukazuje da su električne performanse baterije' dobre.
Ispitivanje unutarnjeg otpora: Baterija se puni konstantnom strujom od 0,1C5A 14 do 16 sati, a zatim se ostavi 60 minuta za testiranje.
AA1200mAh—AA1800mAh baterija ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh baterija ≤40mΩ
Performanse baterije također uključuju: performanse pri visokim temperaturama, performanse na niskim temperaturama, performanse prekomjernog punjenja, sposobnost punjenja konstantnim naponom, sposobnost primanja punjenja, performanse udara i vibracija, itd. Osim gore navedenih testova izvedbe, provode se ispitivanja električnih performansi baterije u uvjetima okoline od 20±5°C i relativnoj vlažnosti od 65±20%.
Napomena: Osim ako nije drugačije naznačeno, sva ispitivanja električnih performansi baterije podliježu testovima u roku od mjesec dana koje tvornica plaća kupcu.
2 Nacionalni standardi za nikal-kadmijeve i nikal-vodikove baterije
2,1 GB/T15100—94
Standard uključuje ispitne standarde za cilindrične nikal-vodikove baterije; dijeli se na performanse pražnjenja visoke, srednje, niske i ultra visoke brzine.
2,2 GB/T11013—1996
Ovaj standard sadrži tehničke standarde i metode ispitivanja za cilindrične nikal-kadmijeve baterije.
2,3 GB/T15100—2004
Standard uključuje ispitne standarde za cilindrične nikal-vodikove baterije; dijeli se na performanse pražnjenja visoke, srednje, niske i ultra visoke brzine. Promijenite tradicionalnu metodu izražavanja brzine punjenja i pražnjenja iz višekratnika nazivnog kapaciteta u višekratnik struje.
2,4 GB/T15100—2005
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikal-metal hidridne baterije, male kvadratne baterije i gumbaste baterije te dodaje test brzog punjenja konstantne struje 1,0C5A.
2.5 IEC standard za nikal-kadmijeve i nikal-vodikove baterije
IEC61951-2: 2003 Ovaj standard sadrži različite standarde za ispitivanje pouzdanosti i sigurnosti za cilindrične nikal-metal hidridne baterije i različite tehničke standarde za baterije.
IEC61951-1: 2003 Ovaj standard sadrži različite standarde za ispitivanje pouzdanosti i sigurnosti za cilindrične, male kvadratne nikal-kadmijeve baterije s gumbima i tehničke standarde za različite baterije.
3 Područja primjene kadmij-nikl i nikl-vodik baterija i zahtjevi srodnih pratećih industrija
3.1 Nikl-kadmij i nikl-metal hidridne baterije mogu se naširoko koristiti u električnim alatima, rasvjeti u slučaju nužde (uključujući svjetla za travnjake, solarna svjetla), električnim igračkama (modeli zrakoplova), brijačima, bežičnim telefonima, električnim biciklima, digitalnim fotoaparatima, voki zvučnici, instrumenti i brojila, komunikacije, kućanski aparati, sakupljači prašine, MP3, radio, itd.
3.2 Električni alati (tip SC)
Glavni zahtjevi industrije električnih alata za kadmij-nikl i nikal-vodik SC akumulatore:
Punite 1C5A konstantnom strujom 72 minute, ostavite sa strane 15-30 minuta
10C5A-15C5A stalna struja pražnjenja do krajnjeg napona 0,7V/kom
Vrijeme pražnjenja ≥ 4 minute ili 3,5 minute
Neprekidno ciklus 10 puta, ne manje od potrebnog vremena pražnjenja
Unutar 2 minute od vremena pražnjenja, napon baterije nije manji od 1,0 V/kom
Baterije za električne alate i pojedinačne baterije moraju biti pakirane u omote od kraft papira.
3.3 Industrija rasvjetnih tijela za hitne slučajeve (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, itd.) Rasvjetna tijela za hitne slučajeve u skladu su sa zahtjevima industrije i nacionalnim standardima. Kada industrija općenito koristi baterije, koriste se ograničenja konstantnog napona i struje. Napunite kadmij-nikl i nikl-metal hidridne baterije, postavite napon punjenja na 1,43-1,45 V/kom, a vrijeme punjenja je 24 sata.
