Металлогидридный аккумулятор своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 16.09.2024

С каждым годом современные устройства становятся более энергоемкими. Поэтому они требуют улучшенную модель батареи. Ni Mh аккумулятор до сих пор является надежным источником питания. Низкая цена, малый вес, увеличенная ёмкость делают батарею значительно эффективнее, чем современные аналоги.

Устройство и общие сведения

Металлогидридные аккумуляторы были изобретены в 1970 году в Женевском научно-исследовательском институте Баттеля. Главная проблема первых экземпляров заключалась в нестабильном гибридном сплаве. Из-за этого ёмкость батареи была незначительной. Через 10 лет ученые открыли новые металлы, с помощью которых эффективность источника возросла наполовину.

Ni-Mh аккумулятор состоит из анода (гидрид-лития или никель-латан) и катода (оксида никеля). Они располагаются в корпусе батарейки противоположно друг другу. Для возбуждения химической реакции окислитель и восстановитель помещаются в щелочной раствор (гидроксида калия).

Анод и катод расшифровывается как плюс и минус. Выведенные на корпус контакты соответствуют этим компонентам. Как правило, они имеют маркировку для соблюдения полярности при подключении батареи. Ёмкость аккумулятора даёт питание постоянного тока, поэтому перед использованием он требует зарядки.

В зависимости от применения никель-металлогидридные аккумуляторы делятся на несколько видов:

Пальчиковые (АА). Напряжение 1.2 В. Ёмкость 1500-3000 мА/ч. . Напряжение 1.2 В. Ёмкость 700-1000 мА/ч.
Крона (С). Напряжение 9 В. Ёмкость 4200-6500 мА/ч.
Бочка (D). Напряжение 1.2 В. Ёмкость от 8500 мА/ч.

Указанные виды аккумуляторов различаются размером, формой и выходящими параметрами напряжения и тока. Как правило, цилиндрический вид имеют мизинчиковые и пальчиковые батарейки. Крона изготавливается в форме призмы.

Основные параметры и характеристики

Характеристика Ni-Mh аккумуляторов зависит от способа хранения и эксплуатации, поэтому параметры питания различны. Таблица характеристик металлогидридных источников представлена ниже.

Разрядной способностью никель-металлогидридного аккумулятора является номинальное значение напряжения. Параметры тока рассчитываются для каждого элемента.

где С — это номинальное значение ёмкости при комнатной температуре.

Внимание! Для источников постоянного тока разрядное напряжение меняется пропорционально нагрузке.

Особенности эксплуатации

После длительного хранения Ni-Mh требуют восстановления ёмкости. Для этого необходимо использовать всю энергию. Раскачав залежавшийся аккумулятор, можно восстановить до 90-95% максимального заряда.

Хранение Ni Mh аккумулятора

Никель-металлогидридные аккумуляторы могут самостоятельно разряжаться. Первые 30 дней хранения при температуре 25 градусов по Цельсию питание уменьшается до 25%. Каждый следующий месяц ёмкость падает на 7-10%. Хранить батарейки необходимо в темном прохладном месте. По истечении срока годности использовать источник питания не рекомендуется – из корпуса может протекать щелочной раствор, который негативно влияет на здоровье человека.

Утилизация

Выбрасывать использованные аккумуляторы в мусорные баки не рекомендуется. Химический состав, которым наполнена батарея, портит экологию. Источники питания являются вторичным сырьем. А значит, они могут пройти повторную переработку.

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов

Срок эксплуатации компонентов зависит от условий использования и скорости зарядки. Эти параметры изменяются в зависимости от глубины разрядки. Важным фактором зарядки являются контроль времени и температуры. При выполнении всех правил срок эксплуатации составляет 5-7 лет при наработке 800-1000 циклов. Причем глубина разрядки питания составит 75-80%.

Для надёжной работы компонентов во время зарядки необходимо выполнить несколько рекомендаций:

Следите за температурным режимом. Из-за повышенного износа срок службы значительно сокращается.
Разряд батареи не должен опускаться до 1 В. В противном случае зарядить ее будет невозможно. Это связано с тем, что зарядное устройство не сможет определить, находится батарея в разъеме или нет.
В зарядное устройство нельзя помещать батареи с самостоятельно припаянными проводами.
Вовремя снимайте источник с зарядки.

Внимание! После полной зарядки лишняя энергия преобразовывается в тепловую. Если вовремя не снять устройство с разъема, оно может взорваться.

В Ni-Mh есть функция быстрой двухчасовой зарядки. В таком режиме работы необходимо полностью контролировать весь процесс.

Сфера применения

Ni-Mh имеют большую ёмкость, поэтому они используются повсеместно. За счёт небольших габаритов и высокой мощности они используются в шуруповертах, фонариках, портативном освещении. В быту их можно встретить в пультах управления, ноутбуках, музыкальных колонках. Батареи хорошо сохраняют пропускную способность, обеспечивая длительный срок службы.

За счёт отсутствия свойств намагничивания они нашли широкое применение в переносных медицинских тонометрах. Благодаря постоянству напряжения используются в мультиметрах. Большинство уличных измерительных приборов работают на никель-металлогидридном источнике питания. Связано это с их устойчивостью к изменению температур.

Достоинства и недостатки

работа при низких температурах (до -20 С);
высокая мощность;
время зарядки 2-4 часа;
отсутствие скачков напряжения;
стоимость.

высокий уровень саморазряда;
глубина разряда. После 200-300 циклов уменьшается до 80%;
плохая переносимость высоких температур (свыше 25 градусов по Цельсию);
малый срок хранения в разряженном состоянии;
плохая переносимость перезаряда.

Производители, на которых стоит обратить внимание

На рынке источников питания есть множество производителей. Но не у всех марок цена соответствует качеству. Рейтинг производителей, на которых стоит обратить внимание:

Varta.
Panasonic.
Energizer.
Eneloop.
Duracel.
GP

На рынке источников питания существует более 20 фирм. Но продукция большинства из них по качеству не соответствует заявленным характеристикам. Поэтому при выборе Ni-Mh аккумуляторов рекомендуется обращать внимание на каждую мелочь.

Спасибо, помогло! 1

Как устроены гелевые аккумуляторы для автомобилей и чем отличаются от обычных

Для вычисления времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора или батареи из нескольких элементов можно использовать следующую формулу:

Время зарядки (ч) = Емкость аккумулятора (мАч) / Сила тока зарядного устройства (мА)

Пример:
Мы имеем аккумулятор с ёмкостью 2000mAh. Ток заряда в нашем зарядном устройстве — 500mA. Делим ёмкость аккумулятора на ток заряда и получаем 2000/500=4. Это означает, что при токе в 500 миллиампер наш аккумулятор с ёмкостью 2000 миллиамперчасов будет заряжаться до полной ёмкости 4 часа!

А теперь более подробно про правила, которые нужно стараться соблюдать, для нормальной работы никель-металл-гидридного (Ni-MH) аккумулятора:

Начнем с того, что никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют высокий саморозряд – примерно в два раза больше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. Хранить Ni-MH аккумуляторы нужно только полностью заряженными. Разряженный ак. допускается хранить не более 5 дней! Результат такого хранения – уменьшение емкости. Повышенная температура хранения также сокращает срок службы.

При длительном хранении перед зарядом аккумулятор следует разрядить током 5 – 10А.

Заряжать нужно небольшим током - 0,1 от номинальной ёмкости на протяжении 15 – 16 часов. Следите за температурой аккумулятора, она не должна быть выше 60 градусов.

Эти аккумуляторы не имеют эффекта памяти, поэтому их лучше заряжать не дожидаясь полной разрядки.

Начну с того, что восстанавливаются они отдельно друг от другу, т.е. если есть комплект таких аккумуляторов, особенно если они пальчиковые, то работать необходимо с каждым АКБ в отдельности как при разрядке, так и при зарядке.

Начнём с того, что их надо разрядить после хранения, но не в полный ноль, а оставить на них напряжение в 1 Вольт. Такую разрядку выполняют в специальных устройствах, которые также и контролируют степень заряда АКБ. Если такового устройства нет, то можно подсоединить лампочку накаливания, с одним напряжением, что и АКБ, к аккумулятору и контролировать её накал, как только он станет достаточно тусклым, то АКБ разряжен. Нельзя разряжать АКБ в оборудовании, тем более несколько элементов сразу, так как там стоит функция отключения и один АКБ может быть полностью разряжен, а остальные ещё в норме.

Теперь о зарядке - она также должна осуществляться для каждого аккумулятора в отдельности с контролем зарядки. Зарядное устройство необходимо выбирать таким, чтобы ток был ниже, чем ёмкость АКБ. Не стоит применять приборы не соответствующие аккумуляторам, так как они не полностью заряжают АКБ.

Лучше всего использовать зарядные устройства для зарядки АКБ со специальной функцией регенерации.

Весь процесс разрядка-зарядка необходимо повторить минимум 3 раза, а если возникают проблемы в работе после расконсервации АКБ, тогда опробовать их на саморазряд и если в наборе АКБ будут плохие, то лучше их выкинуть, чтобы не загубить все остальные.

Среди прочих элементов питания часто используются аккумуляторы Ni Mh. Эти батареи отличаются высокими техническими характеристиками, которые позволяют максимально эффективно их использовать. Применяется такой тип АКБ практически повсеместно, ниже мы рассмотрим все особенности таких батарей, а также разберем нюансы эксплуатации и широко известных производителей.

Что такое никель-металлгидридный аккумулятор

Для начала стоит отметить, что никель-металлгидридный относится к вторичным источникам питания. Он не производит энергию, перед работой требуется подзарядка.

Состоит он из двух компонентов:

анод – гидрид никель-литий или никель-лантан;
катод – оксид никеля.

Также используется электролит для возбуждения системы. Оптимальным электролитом считается гидроксид калия. Это щелочной источник питания по современной классификации.

Этот тип батарей пришел на смену никель-кадмиевым АКБ. Разработчикам удалось минимизировать недостатки характерные для более ранних типов аккумуляторов. Первые промышленные образцы были поставлены на рынок в конце 80-х годов.

На данный момент удалось значительно повысить плотность запасаемой энергии в сравнении с первыми прототипами. Некоторые специалисты считают, что предел плотности еще не достигнут.

Принцип работы и устройство Ni Mh аккумулятора

Для начала стоит рассмотреть, как работает NiMh-батарея. Как уже упоминалось, состоит этот элемент питания из нескольких компонентов. Разберем их более подробно.

Анодом тут является водородо-абсорбирующий состав. Он способен принимать в себя большое количество водорода, в среднем количество поглощенного элемента может превышать объем электрода в 1000 раз. Для достижения полной стабилизации в сплав добавляют литий или лантан.

Катоды производятся из оксида никеля. Это позволяет получить качественный заряд между катодом и анодом. На практике могут применяться самые разные типы катодов по техническому исполнению:

ламельные;
металлокерамические;
металловойлочные;
прессованные;
пеноникель (пенополимер).

Наибольшей емкостью и сроком службы отличаются пенополимерные и металловойлочные катоды.

Проводником между ними является щелочь. Тут использован концентрированный гидроксид калия.

Конструкция батареи может отличатся в зависимости от целей и задач. Чаще всего, это свернутые рулоном анод и катод, между которых находится сепаратор. Также встречаются варианты, где пластины размещаются поочередное, переложенные сепаратором. Обязательным элементом конструкции является предохранительный клапан, он срабатывает при аварийном повышении давления внутри АКБ до 2-4 МПа.

Какие бывают Ni-Mh АКБ и их технические характеристики

Все никель-металл гидридные аккумуляторы — Rechargeable Battery (переводится, как аккумуляторная батарея). АКБ данного типа производятся разных видов и форм. Все они предназначаются для самых разных целей и задач.

Мы же разберем основные типы батарей и их характеристики, которые применяются сейчас.

АА.Пальчиковые аккумуляторы. Емкость колеблется в пределах 1700-2900 мА/ч.
ААА.Мизинчиковые аккумуляторы. Иногда маркируются MN2400 или MX2400. Емкость – 800-1000 мА/ч.
С. Средние по размерам батареи. Имеют емкость в пределах 4500-6000 мА/ч.
D. Наиболее мощный тип батарей. Емкость от 9000 до 11500 мА/ч.

Все перечисленные батареи имеют напряжение 1,5v. Также есть некоторые модели с напряжением 1,2v. Максимальное напряжение 12v (за счет соединения 10 батареек 1,2v).

Плюсы и минусы Ni-Mh аккумулятора

Аккумуляторный блок из 8 батареек на 1,2v

К плюсам можно отнести следующие нюансы.

Также у аккумуляторов этого типа имеются и недостатки.

Более высокая величина саморазряда.
Дороже в производстве.
Примерно через 250-300 циклов заряд/разряд емкость начинает снижаться.
Ограниченный срок эксплуатации.

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Благодаря большой емкости использовать подобные батареи можно повсеместно. Будь-то шуруповерт, или сложный измерительный прибор, в любом случае подобный аккумулятор без проблем обеспечит его энергией в должном количестве.

В быту чаще всего такие батареи используются в портативных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Тут они показывают хорошие показатели, сохраняя оптимальные потребительские свойства длительное время. Причем могут использоваться как одноразовые элементы, так и многоразовые, регулярно подзаряжаемые от внешних источников питания.

Еще одно применение – приборы. Благодаря достаточной емкости их можно применять в том числе в переносном медицинском оборудовании. Они хорошо работают в тонометрах и глюкометрах. Так как не возникает скачков напряжения, никакого влияния на результат измерения не оказывается.

Многие измерительные приборы в технике приходится применять на улице, в том числе и зимой. Тут металлгидридные батареи просто незаменимы. Благодаря малой реакции на отрицательные температуры, они могут использоваться в самых сложных условиях.

Правила эксплуатации

Внимание! Это не относится к одноразовым элементам питания.

Часто можно услышать вопрос до скольких вольт можно разряжать никель-металлогидридный аккумулятор. На самом деле его можно разряжать практически до нулевых параметров, в этом случае напряжения будет недостаточно до поддержания работы подключенного прибора.

Нужно ли раскачивать Ni-Mh аккумуляторы

Важным этапом эксплуатации является раскачка АКБ. Никель-металлгидридные батареи также требуют такой процедуры. Особенно это важно после длительного хранения, чтобы восстановить емкость и максимальное напряжение.

Для этого необходимо разряжать до нуля элемент питания. Обратите внимание, что требуется разряжать током. В итоге, вы должны получить минимальное напряжение. Так можно оживить АКБ, даже если с даты изготовления прошло достаточно много времени. Чем дольше лежала батарея, тем больше циклов раскачки требуется. Обычно, чтобы восстановить емкость и сопротивление требуется 2-5 цикла.

Как восстановить Ni Mh аккумулятор

Перед началом работы требуется проверить емкость батареи. Иногда оказывается, что практически невозможно добиться улучшения характеристик, в таком случае требуется просто заменить аккумулятор. Также проверяем батарею на предмет неисправности.

Непосредственно сама работа схожа с раскачкой. Но, тут добиваются не полного разряда, а просто снижения напряжения до уровня в 1v. Требуется сделать 2-3 цикла. Если за это время не удалось добиться оптимального результата, стоит признать батарейку негодной. При зарядке нужно выдерживать параметр Дельта Пик для конкретного АКБ.

Хранение и утилизация

Стоит хранить АКБ при температуре, приближенной к 0°C. Это оптимальное состояние. Также необходимо учитывать, что хранение должно происходить только в течение срока годности, эти данные указаны на упаковке, но у разных производителей расшифровка может отличаться.

Этот тип батареек перерабатывается. Рекомендуется не выбрасывать аккумуляторы, а сдавать их на переработку, так редкие элементы попадут на вторичную переработку.

Производители на которых стоит обратить внимание

Выпускают Ni-Mh аккумуляторы все производители элементов питания. В списке ниже можно увидеть наиболее известные компании предлагающие подобную продукцию.

Energizer;
Varta;
Duracell;
Minamoto;
Gp;
Eneloop;
Camelion;
Panasonic;
Irobot;
Sanyo.

Если смотреть на качество, у всех оно примерно одинаковое. Но, можно выделить батарейки Varta и Panasonic, у них соотношение цены и качества наиболее оптимальное. В остальном можно использовать любые из перечисленных аккумуляторов без всяких ограничений.

Читайте также: