Punjive nikl-kadmijumske i nikl-vodikove baterije i uvod u aplikaciju
1 Kratko predstavljanje punjive nikl-kadmijum (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 korišćene punjive baterije su: nikl-kadmijum baterije, nikl-metal hidridne baterije, olovno-kiselinske baterije, litijum-jonske baterije, cink-nikl baterije, gvožđe-nikl baterije i druge serije baterija.
(2) Primarne baterije su suhe baterije, poznate i 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-kadmijum 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 vanjskog omotača (Outer shell).
Naime: katoda (Cathode) koristi nikl hidroksid i kobalt, anoda (Anode) koristi prah legure za skladištenje vodika, elektrolit koristi kalij hidroksid, dijafragma koristi najlonsku tkaninu, a vanjski omotač je izrađen od niklovane čelične školjke. Negativna elektroda kadmijum nikl baterije je kadmijum oksid, kadmijum elektrolitski sunđer, a ostatak je isti kao nikal hidrogen baterija.
1.3 Klasifikacija punjivih nikl-kadmijum i nikl-metal hidridnih baterija
(1) Punjive nikl-metal hidridne baterije klasificirane su prema njihovim pločama: sinterovane nikl-kadmijum baterije, nikl-metal hidridne baterije, pjenaste nikl-kadmijum baterije i nikl-metal hidridne baterije.
Sinterirane nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije: Ploče se proizvode sinterovanjem, a proizvodni proces je složen, sa visokim, ultra-visokim performansama pražnjenja, dobrim performansama pri visokim i niskim temperaturama, ali visokim troškovima. Široko se koristi u vazduhoplovstvu, vojsci itd.
Pjenaste nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije: Proizvedene su korištenjem pjenastog nikla visoke poroznosti kao matrice i punjene aktivnim materijalima. Proizvodni proces je jednostavan, kapacitet baterije je visok, a cijena niska. Široko se koristi u električnim alatima, rasvjeti u slučaju požara, kućnim 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 kadmijum-nikl i nikl-metal hidridnih baterija
1.4.1 Kapacitet Ni-Cd i Ni-MH baterija (kapacitet)
Nazivni kapacitet se odnosi na minimalni kapacitet koji baterija treba da oslobodi pod određenim uslovima kao što je navedeno od zaštitnog znaka 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 sa C, a jedinica je amper-sat (Ah) ili miliamper-sat (mAh); vrijeme punjenja i pražnjenja je predstavljeno sa h, a jedinica je sat; struja punjenja i pražnjenja je predstavljena amperima (A) ili milisekundama Ampera (mA).
Nazivni kapacitet nikl-kadmijum 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-kadmijum 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 Pražnjenje do konačnog napona 1,0V/kapacitet.
Primjer: AA1500mAh Ni-MH baterija, napunjena sa 0,5C5A,
Struja punjenja=0.5×1500=750mA
Kapacitet punjenja=1500mAh×120% (odnosno 1,2 puta)=1800mAh
Kapacitet punjenja (mAh) 1800mAh
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 su promijenjeni 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 opšte poznato kao uvećanje od 0,5.
1.4.2 Napon Ni-Cd i Ni-MH baterija
Normalni napon nikl-kadmijum i nikl-metal hidridnih baterija je 1,2V svaka.
Napon sklopljene baterije=1,2V × broj sklopljenih baterija
Kombinacija kadmijum-nikl i nikl-metal hidridnih baterija se uglavnom kombinuje u seriji, 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 u naponu uzrokuje da struja baterije s visokim naponom pražnjenja teče natrag do baterije s niskim naponom pražnjenja, uzrokujući nedosljedne paralelne baterije, što rezultira nesigurnom upotrebom baterije.
Napon baterije uključuje napon punjenja, napon otvorenog kola, napon zatvorenog kola, napon pražnjenja, radni napon, napon platforme, standardni napon i napon završetka.
Nazivni napon: nikl-vodonik baterija 1,2V/kom, kadmijum-nikl baterija 1,2V/kom, cink-mangan baterija 1,5V/kom
Olovna baterija 2,0 V/kom Li-jonska baterija 3,6 V/kom
Napon punjenja: Maksimalna vrijednost napona punjenja baterije tokom procesa punjenja baterije. Napon baterije se mijenja sa strujom punjenja. Što je struja punjenja veća, to je veći napon punjenja i obrnuto.
Napon prekida: 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)
Kadmijum-nikl i nikl-metal hidridne baterije oslobađaju sopstveni kapacitet u punjivim baterijama bez eksternog pražnjenja.
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 potrebno je vrijeme pražnjenja ≥3 sata da bi se kvalifikovalo.
1.4.4 Životni vijek ciklusa
Prema metodi ispitivanja životnog veka ciklusa datoj u nacionalnom standardu GB/T 15100-94, životni vek Ni-MH baterije treba da bude ≥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 mnogo vremena da se proceni životni vek baterija u skladu sa IEC standardima i nacionalnim standardima. Iz tog razloga, proizvođači koji proizvode nikl-kadmijum i nikl-hidrogen baterije i oni koji koriste nikl-kadmijum i nikl-hidrogen baterije trenutno koriste metode testiranja ubrzanog ciklusa; Prema metodi ispitivanja kadmijum-nikl i nikl-metal hidridnih baterija koju je izdalo Kinesko udruženje industrije baterija 2000. godine: 1C5A punjenje konstantnom strujom 72 minuta, 15 do 30 minuta na čekanju, 1C5A konstantno pražnjenje 1.0V/komad, je ciklus, a život ciklusa zahtijeva 300 puta; Zahteva se da kada kapacitet pražnjenja bude manji od 60% nazivnog kapaciteta, životni vek se završi.
1.4.5 Unutrašnji otpor baterije (mΩ) (unutrašnji otpor)
Unutrašnji otpor kadmijum-nikl i nikl-metal hidridnih baterija uglavnom je uzrokovan elektrohemijskom polarizacijom, koncentracijskom polarizacijom i omskom polarizacijom baterije. Ovaj pokazatelj uglavnom ovisi o količini elektrolita, te elektrolita, dijafragme, te pozitivnih i negativnih ploča. , Dodatna oprema i ostalo srodno, isti model, isti kapacitet baterije, vrijednost unutrašnjeg otpora je velika, što ukazuje da su električne performanse baterije' loše; naprotiv, vrijednost unutrašnjeg otpora je mala, što ukazuje da su električne performanse baterije' dobre.
Test unutrašnjeg 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 performansi, provode se testovi električnih performansi baterije u uslovima okoline od 20±5°C i relativnoj vlažnosti od 65±20%.
Napomena: Osim ako nije drugačije naznačeno, svi testovi električnih performansi baterije podliježu testovima u roku od mjesec dana koje tvornica plaća kupcu.
2 Nacionalni standardi za nikl-kadmijumske i nikl-hidrogen baterije
2,1 GB/T15100—94
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikl-vodikove baterije; podijeljen je 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 nikl-kadmijumske baterije.
2,3 GB/T15100—2004
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikl-vodikove baterije; podijeljen je na performanse pražnjenja visoke, srednje, niske i ultra visoke brzine. Promijenite tradicionalnu metodu izražavanja brzine punjenja i pražnjenja sa višekratnika nazivnog kapaciteta na višekratnik struje.
2,4 GB/T15100—2005
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikl-metal hidridne baterije, male kvadratne baterije i dugmaste baterije i dodaje test brzog punjenja konstantne struje 1,0C5A.
2.5 IEC standard za nikl-kadmijum i nikl-vodonik baterije
IEC61951-2: 2003 Ovaj standard sadrži različite standarde za ispitivanje pouzdanosti i sigurnosti za cilindrične nikl-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 nikl-kadmijumske baterije tipa dugmeta i tehničke standarde za različite baterije.
3 Područja primjene kadmijum-nikl i nikl-hidrogen baterija i zahtjevi srodnih pratećih industrija
3.1 Nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije mogu se široko koristiti u električnim alatima, rasvjeti za slučaj nužde (uključujući svjetla za travnjak, solarna svjetla), električnim igračkama (modeli aviona), brijačima, bežičnim telefonima, električnim biciklima, digitalnim kamerama, 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 kadmijum-nikl i nikl-vodik SC akumulatore:
Punite 1C5A konstantnom strujom 72 minuta, ostavite sa strane 15-30 minuta
10C5A-15C5A stalna struja pražnjenja do krajnjeg napona 0,7V/kom
Vrijeme pražnjenja ≥ 4 minute ili 3,5 minuta
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 upakovane 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 nuždu su u skladu sa zahtjevima industrije i nacionalnim standardima. Kada industrija uglavnom koristi baterije, koriste se ograničenja konstantnog napona i struje. Napunite kadmijum-nikl i nikl-metal hidridne baterije, podesite napon punjenja na 1,43-1,45 V/kom, a vreme punjenja je 24 sata.
