Punjive nikl-kadmijumske i nikl-vodonik 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, takođe 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 suve baterije, poznate i kao primarne baterije. Najčešće korišćene 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 spoljašnjeg omotača (Outer shell).
Naime: katoda (Katoda) koristi nikl hidroksid i kobalt, anoda (Anoda) koristi prah legure za skladištenje vodonika, elektrolit koristi kalijum hidroksid, dijafragma koristi najlonsku tkaninu, a spoljna školjka je napravljena od niklovane čelične školjke. Negativna elektroda kadmijum-nikl baterije je kadmijum oksid, elektrolitički sunđer kadmijum, a ostatak je isti kao nikl-vodonik baterija.
1.3 Klasifikacija punjivih nikl-kadmijum i nikl-metal hidridnih baterija
(1) Punjive nikl-metal hidridne baterije su klasifikovane prema njihovim pločama: sinterovane nikl-kadmijum baterije, nikl-metal hidridne baterije, penaste nikl-kadmijum baterije i nikl-metal hidridne baterije.
Sinterovane nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije: Ploče se proizvode sinterovanjem, a proizvodni proces je složen, sa visokom brzinom, ultra-visokim performansama pražnjenja, dobrim performansama pri visokim i niskim temperaturama, ali visokim troškovima. Široko se koristi u vazduhoplovstvu, vojsci itd.
Penaste nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije: Proizvedene su korišćenjem penastog nikla visoke poroznosti kao matrice i punjene aktivnim materijalima. Proces proizvodnje je jednostavan, kapacitet baterije je visok, a cena je 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 dugmeta itd.;
(3) Klasifikovan 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=vreme×struja…………………………………………①
Naime: kapacitet punjenja=vreme punjenja×struja punjenja…………②
Kapacitet pražnjenja=vreme pražnjenja×struja pražnjenja……③
U gornjim formulama ①, ② i ③, kapacitet je predstavljen sa C, a jedinica je amper-čas (Ah) ili miliamper-čas (mAh); vreme 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 prazni brzinom od 5 sati, izražen u C5.
Na primer: Procena nazivnog kapaciteta nikl-kadmijum i nikl-metal hidridnih baterija: punite konstantnom strujom od 0,1 C5A 14 do 16 sati (kapacitet punjenja se generalno računa 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.
Primer: 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) 1800 mAh
Vreme 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 primer: 0.1C5A, 0.2C5A, 0.5C5A, 1C5A...
Trenutni novi IEC i GB/T 15100 standardi su promenjeni u ItA, što znači da je ItA ekvivalentan C5A.
Ni-MH baterija AA1500mAh se puni 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 primer, razlika u kapacitetu i kapacitetu dovodi do razlike u temperaturi baterije, a razlika u temperaturi baterije dovodi do razlike u naponu. , Razlika u naponu dovodi do toga da struja baterije sa visokim naponom pražnjenja teče unazad do baterije sa niskim naponom pražnjenja, što dovodi do nedoslednih paralelnih baterija, što dovodi do nebezbednog korišćenja kompleta baterija.
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 vrednost napona punjenja baterije tokom procesa punjenja baterije. Napon baterije se menja 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.
као:
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 spoljašnjeg pražnjenja struje.
Test procene samopražnjenja: Baterija se puni konstantnom strujom od 0,1C5A u trajanju od 14 do 16 sati, a nakon što je ostavljena otvorena 28 dana i noći, ispražnjena je konstantnom strujom od 0,2C5A do 1,0V završnog napona, i potrebno je vreme pražnjenja da bude ≥3 sata da bi se kvalifikovalo.
1.4.4 Životni vek ciklusa
Prema metodi ispitivanja životnog veka ciklusa datom 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 vek se završava kada je kapacitet pražnjenja manji od 60% nominalnog 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-vodonik baterije i oni koji koriste nikl-kadmijum i nikl-vodonik 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: 1C5A punjenje konstantnom strujom 72 minuta, 15 do 30 minuta na čekanju, 1C5A konstantno pražnjenje 1,0V/komad, to je ciklus, a život ciklusa zahteva 300 puta; Zahteva se da kada je kapacitet pražnjenja manji od 60% nominalnog kapaciteta, životni vek se završi.
1.4.5 Unutrašnji otpor baterije (mΩ) (unutrašnji otpor)
Unutrašnji otpor kadmijum-nikl i nikl-metal hidridnih baterija je uglavnom uzrokovan elektrohemijskom polarizacijom, polarizacijom koncentracije i omskom polarizacijom baterije. Ovaj indikator uglavnom zavisi od količine elektrolita, elektrolita, dijafragme i pozitivnih i negativnih ploča. , Dodatna oprema i ostalo srodno, isti model, isti kapacitet baterije, vrednost unutrašnjeg otpora je velika, što ukazuje da su električne performanse baterije' loše; naprotiv, vrednost unutrašnjeg otpora je mala, što ukazuje da su električne performanse baterije' dobre.
Test unutrašnjeg otpora: Baterija se puni konstantnom strujom od 0,1C5A tokom 14 do 16 sati, a zatim ostavi 60 minuta da se testira.
AA1200mAh—AA1800mAh baterija ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh baterija ≤40mΩ
Performanse baterije takođe uključuju: performanse na visokim temperaturama, performanse na niskim temperaturama, performanse prekomernog punjenja, sposobnost punjenja konstantnim naponom, sposobnost primanja punjenja, performanse udara i vibracija, itd. Osim gore navedenih testova performansi, sprovode se testovi električnih performansi baterije u uslovima sredine od 20±5°C i relativne vlažnosti od 65±20%.
Napomena: Osim ako nije drugačije naznačeno, svi testovi električnih performansi baterije podležu testovima u roku od mesec dana koje fabrika plaća kupcu.
2 Nacionalni standardi za nikl-kadmijum i nikl-vodonik baterije
2,1 GB/T15100—94
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikl-vodonik baterije; podeljen 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-kadmijum baterije.
2,3 GB/T15100—2004
Standard uključuje standarde ispitivanja za cilindrične nikl-vodonik baterije; podeljen je na performanse pražnjenja visoke, srednje, niske i ultra visoke brzine. Promenite tradicionalnu metodu izražavanja brzine punjenja i pražnjenja sa višekratnika nazivnog kapaciteta na umnožak struje.
2,4 GB/T15100—2005
Standard uključuje standarde za testiranje cilindričnih nikl-metal hidridnih baterija, malih kvadratnih baterija i dugmastih baterija 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 bezbednosti za cilindrične nikl-metal hidridne baterije i različite tehničke standarde za baterije.
IEC61951-1: 2003 Ovaj standard sadrži različite standarde za ispitivanje pouzdanosti i bezbednosti za cilindrične, male kvadratne nikl-kadmijumske baterije tipa dugmeta i tehničke standarde za različite baterije.
3 Polja primene kadmijum-nikl i nikl-vodonik baterija i zahtevi srodnih pratećih industrija
3.1 Nikl-kadmijum i nikl-metal hidridne baterije mogu se široko koristiti u električnim alatima, rasvjeti za slučaj opasnosti od požara (uključujući svjetla za travnjake, solarna svjetla), električnim igračkama (modeli aviona), brijačima, bežičnim telefonima, električnim biciklima, digitalnim kamerama, voki- zvučnici, instrumenti i brojila, komunikacije, kućni aparati, sakupljači prašine, MP3, radio, itd.
3.2 Električni alati (SC tip)
Glavni zahtevi industrije električnih alata za kadmijum-nikl i nikl-vodonik SC akumulatore:
Punite 1C5A konstantnom strujom 72 minuta, ostavite na stranu 15-30 minuta
10C5A-15C5A stalna struja pražnjenja do krajnjeg napona 0,7V/kom
Vreme pražnjenja ≥ 4 minuta ili 3,5 minuta
Neprekidno ciklus 10 puta, ne manje od potrebnog vremena pražnjenja
U roku od 2 minuta od vremena pražnjenja, napon baterije nije manji od 1,0 V/kom
Baterije za električne alate i pojedinačne baterije moraju biti upakovane u navlake od kraft papira.
3.3 Industrija rasvete za hitne slučajeve (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, itd.) Oprema za hitno osvetljenje je u skladu sa zahtevima 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.
