Juhised

Tehke NiMh raku koolitus, mis koosneb mitme (üks kuni kolm) akude täieliku tühjenemise ja laadimise tsükli läbiviimisest. Tühjendage, kuni elemendi pinge langeb 1 V-ni. Tühjendage elemendid eraldi. Fakt on see, et iga aku võime laadimist vastu võtta võib olla erinev. See intensiivistub, kui laadite ilma treenimata.

Tühjendage spetsiaalses seadmes, mis suudab seda iga aku jaoks eraldi teha. Kui sellel pole pinge kontrollnäidikut, jälgige lambipirni heledust ja tühjendage, kuni see märgatavalt väheneb. Aku mahu määramiseks registreerige lambipirni põlemisaeg.

Kasutage valemit, milles võimsus on võrdne tühjendusvoolu ja tühjendusaja korrutisega. Seega, kui teil on 2500 mA võimsusega aku, mis suudab 3,3 tunniga anda koormusele voolu 0,75 A. Kui tekkiv tühjendusaeg on lühem, on jääkvõimsus väiksem. Kui vajaminev võimsus väheneb, jätkake aku treenimist.

Tühjendage elemendid seadmega, mis on valmistatud vastavalt skeemile http://www.electrosad.ru/Sovet/imagesSovet/NiMH4.png. Saate selle kujundada vana laadija põhjal. Selles on ainult neli lambipirni. Kui lambipirni tühjendusvool on akuga võrdne või väiksem, kasutage seda koormuse ja indikaatorina. Muudel juhtudel on see ainult indikaator, kui aku taastatakse.

Seadke takisti väärtus nii, et kogutakistus oleks umbes 1,6 oomi. Lambipirni LED-iga asendada ei saa. Näiteks võite taskulambist võtta 2,4 V krüptoonpirni. Pärast iga aku täielikku tühjenemist laadige see. Kahe 1,2 V aku puhul laadige mitte rohkem kui 5–6 V. Esialgne võimenduslaadimine kestab tavaliselt ühest kuni kümne minutini.

Allikad:

• C 5050 ni mh akud

Paljudele autohuvilistele on tuttav olukord, kui autot ei ole võimalik käivitada juba pärast ööpäevast tegevusetust. Aku tühjeneb täielikult ühe päevaga, kuigi seda laeti võrgust piisavalt kaua. Diagnoos on ilmne – elektrolüüdi tihedus akus on langenud.

Sa vajad

• Pirn, hüdromeeter, elektrolüüt, destilleeritud vesi, mõõtetops, puur, jootekolb.

Juhised

Aku taaselustamine peaks algama igas purgis oleva elektrolüüdi tiheduse mõõtmisega hüdromeetriga. Kui tihedus on normaalne, on indikaatorid vahemikus 1,25 kuni 1,29. Lõunapoolsetes piirkondades võivad need näitajad olla veidi madalamad ja põhjapoolsetes piirkondades kõrgemad. Samuti tasub tähelepanu pöörata asjaolule, et aku sektsioonide näitude levik ei tohiks ületada 0,01.

Kui elektrolüüdi tihedus on tasemel 1,18–1,20, saate hakkama, lisades akule lihtsalt elektrolüüdi tihedusega 1,27. Seda tehakse järgmiselt.
- pumbata ühest purgist pirni abil välja märkimisväärne kogus elektrolüüti;
- mõõta maht ja lisada poolele pumbatavast mahust värsket elektrolüüti;
- akut raputatakse küljelt küljele, et vedelik segada, ja mõõdetakse selle tihedust;
- kui näidud ei ole soovitud väärtuseni tõusnud, lisage rohkem elektrolüüti, kuid mitte rohkem kui veerand väljapumbatavast mahust. Seejärel vähendatakse lisamisel maht poole võrra;
- kui elektrolüüdi nõutav tihedus on saavutatud, lisage destilleeritud vett vajaliku tasemeni.

Kui mõõtmised näitavad, et tihedus on langenud alla 1,18, siis uue elektrolüüdi lisamine ei aita. Akuhape on vajalik, kuna selle tihedus on palju suurem. Peate toimima samamoodi nagu elektrolüüdiga, kuid protseduuri võib olla vaja läbi viia rohkem kui üks kord, kuna pärast esimest etappi ei pruugi tihedus soovitud väärtusteni jõuda.

Kui asjad on tõesti halvad, saate täiesti

Föderaalne Haridusagentuur

Riiklik erialane kõrgharidusasutus

"TOMSKI POLÜTEHNIKA ÜLIKOOL"

Elektrotehnika Instituut

Suund 551300 – Elektrotehnika, elektromehaanika ja elektritehnika

Osakond – Elektriajam ja elektriseadmed

Kokkuvõte distsipliinist

"Tööstusettevõtete garanteeritud ja katkematu toiteallikad"

teemal NIKKEL-METALLHÜDRIIDAKUD

7M142 rühma õpilased

Krupina N.V.____________________

Kondrashov S.A. ____________

«_____»________________

Peaprofessor, tehnikateaduste doktor

Garganeev A.G._______________

"_____"_______________2009

Tomsk - 2009

Sissejuhatus

1. Terminoloogia

3. Nikkel-metallhüdriidpatareid

4. Ni-MH akude põhiprotsessid

5. Ni-MH akude elektroodide projekteerimine

6. Ni-MH aku disain

7. Ni-MH akude omadused

8. Ni-MH aku laadimine

9. Ni-MH akude eelised ja puudused

10. NM-akude standardid ja tähistused

11. Ni-MH akude hoidmine ja kasutamine

12. NM-akude tootjad ja väljavaated

13. Utiliseerimine

Järeldus

Kasutatud allikate loetelu

Sissejuhatus

Kaasaegset maailma on peaaegu võimatu ette kujutada ilma igasuguse elektroonilise tehnoloogiata. Digitehnoloogiad on meie ellu nii hästi sobinud, muutes selle mugavamaks ja huvitavamaks, et me lihtsalt ei saa neist keelduda.

Siiski ei tasu unustada, et mobiilsete seadmete tööks on vaja kaasaskantavaid toiteallikaid, mis suudaksid rahuldada kaasaegse elektroonika üha kasvavaid vajadusi. Oleme saanud WiFi ja Bluetoothi, vabastades end andmekaablitest, kuid oleme endiselt seotud elektrivõrkudega.

Rakendusteadus aga ei seisa paigal, pakkudes üha uusi ja uusi elektriallikaid. Teisest küljest on endiselt kummaline, et vaatamata nii paljudele uutele tehnoloogiatele on meie telefonide, nutitelefonide, pihuarvutite ja muude vidinate akud endiselt tühjad. See juhtub seetõttu, et inimesed mõtlevad aku õigele käsitsemisele alles siis, kui see on täielikult ebaõnnestunud ja selle saab südamerahuga vanarauaks visata. Tuleb mõista, et aku vahetamine võib maksta päris senti. Me ei väida, et vähestele inimestele meeldib tööreegleid rangelt järgida, kuid kahjuks saab aku kasutusaega maksimeerida ainult nii.

Tänapäeval on levinud viie erineva elektrokeemilise skeemi akud: nikkel-kaadmium (Ni-Cd), nikkel-metallhüdriid (Ni-MH), plii-hape (Sealed Lead Acid, SLA), liitiumioon (Li-Ion) ja liitium-polümeer (Li-Polymer). Kõigi loetletud akude puhul ei ole määrav tegur mitte ainult teisaldatavus (st väike maht ja kaal), vaid ka kõrge töökindlus ja pikk tööaeg. Aku peamised parameetrid on energiatihedus (või erienergia massi järgi), laadimis-/tühjenemistsüklite arv, laadimis- ja isetühjenemiskiirus. Pliiaku koosneb tavaliselt kahest plaadist (elektroodist), mis on asetatud elektrolüüti (väävelhappe vesilahus). Nikkel-kaadmiumelemendil on kokku rullitud negatiivsed ja positiivsed plaadid, mis asetatakse metallsilindrisse. Positiivne plaat on valmistatud nikkelhüdroksiidist ja negatiivne plaat on valmistatud kaadmiumhüdroksiidist. Kaks plaati on isoleeritud eraldajaga, mis on niisutatud elektrolüüdiga.

Nikkel-metallhüdriidaku sarnaneb struktuurilt nikkel-kaadmiumakuga, kuid sellel on elektrolüüdi ja elektroodide keemiline koostis erinev. Liitium-ioonaku puhul asetatakse elektroodid ja separaator liitiumsoola elektrolüüti.

Väidetavalt ideaalse töörežiimi, "koolitusmeetodite", ladustamismeetodite, akude laadimis- ja taastamise meetodite ja režiimide kohta on tohutult palju müüte ja legende, kuid proovime seda välja mõelda.

1.Terminoloogia

Patarei (ladina keelest accumulator - kollektor, accumulo - kogumine, kogumine) on seade energia salvestamiseks selle hilisemaks kasutamiseks. Elektriaku muudab elektrienergia keemiliseks energiaks ja tagab vajadusel pöördkonversiooni. Aku laadimine toimub elektrivoolu läbilaskmisel. Tekitatud keemiliste reaktsioonide tulemusena omandab üks elektroodidest positiivse ja teine ​​negatiivse laengu.

Akut kui elektriseadet iseloomustavad järgmised põhiparameetrid: elektrokeemiline süsteem, pinge, elektriline võimsus, sisetakistus, isetühjenemisvool ja kasutusiga.

Aku mahutavus on energia hulk, mis peaks olema täielikult laetud akul. Praktilistes arvutustes väljendatakse võimsust tavaliselt ampertundides (

). Ampertundide arv näitab ajavahemikku, mille jooksul antud aku töötab 1 amprise vooluga. Tasub aga lisada, et tänapäevased mobiilseadmed kasutavad palju väiksemat voolu, mistõttu aku mahtuvust mõõdetakse sageli milliampertundides (või mAh). Nimimaht (nagu see peaks olema) on alati märgitud akule endale või selle pakendile. Kuid tegelik võimsus ei kattu alati nimivõimsusega. Praktikas on aku tegelik võimsus vahemikus 80% kuni 110% nimiväärtusest.

Erivõimsus on aku mahu ja selle mõõtmete või kaalu suhe.

Tsükkel on üks aku laadimise ja tühjendamise jada.

Mäluefekt on aku mahu vähenemine selle töö ajal. See väljendub aku kalduvuses kohaneda töötsükliga, milles aku on teatud aja töötanud. Teisisõnu, kui laadite akut mitu korda ilma seda kõigepealt täielikult tühjendamata, tundub, et see "mäletab" oma olekut ja järgmisel korral ei saa lihtsalt täielikult tühjeneda, mistõttu selle maht väheneb. Laadimis-tühjenemise tsüklite arvu suurenedes muutub mäluefekt tugevamaks.

Sellistes töötingimustes suureneb aku sees plaadil olevate kristallide hulk (patareide struktuuri käsitletakse allpool), mis vähendab elektroodi pinda. Sisemise tööaine väikeste kristalsete moodustiste korral on kristallide pindala maksimaalne, seega on ka aku salvestatud energia hulk maksimaalne. Kui kristalsed moodustised töötamise ajal suurenevad, väheneb elektroodi pindala ja selle tulemusena väheneb tegelik võimsus.

Joonis 1 näitab mäluefekti mõju.

Joonis 1 – Mäluefekt.

Isetühjenemine on salvestatud energia spontaanne kadu aku poolt aja jooksul. Seda nähtust põhjustavad spontaanselt toimuvad redoksprotsessid ja see on omane igat tüüpi akudele, sõltumata nende elektrokeemilisest süsteemist. Isetühjenemise kvantifitseerimiseks kasutatakse aku teatud aja jooksul kaotatud energiahulka, väljendatuna protsendina vahetult pärast laadimist saadud väärtusest. Isetühjenemine on maksimaalne esimese 24 tunni jooksul pärast laadimist, seega arvestatakse seda nii esimese päeva kui ka esimese kuu jooksul pärast laadimist. Aku isetühjenemise määr sõltub suuresti ümbritseva õhu temperatuurist. Seega, kui temperatuur tõuseb üle 100°C, võib isetühjenemine kahekordistuda.

2. Patareid: tüübid ja päritolu

Akude tootmise turul on juhtivad positsioonid Jaapan, Taiwan, Hiina ja Lõuna-Korea ning nad suurendavad pidevalt oma “tagasihoidliku” kohaloleku ulatust maailmaturul.

Tänapäeval on turul kümneid erineva kujundusega akusid ning iga tootja püüab saavutada optimaalset omaduste kombinatsiooni – suur mahutavus, väikesed mõõtmed ja kaal, jõudlus laias temperatuurivahemikus ja ekstreemsetes tingimustes.

Samas näitavad uuringud, et üle 65% mobiilsete ja kaasaskantavate tehnoloogiate kasutajatest soovib veelgi mahukamaid akusid ning võimaluse eest mitu päeva oma “autot” (või telefoni) kasutada on nõus palju raha välja käima. laadimata. Seetõttu tuleb enamikul juhtudel osta komplektis olevast mahukam aku.

Elektrokeemilise süsteemi järgi jagunevad patareid mitut tüüpi:

Pliihape (Sealed Lead Acid, SLA);

Nikkel-kaadmium (Ni-Cd);

Nikkelmetallhüdriid (Ni-MH);

liitiumioon (Li-Ion);

liitiumpolümeer (Li-Pol);

Kütus.

Pliiakusid tänapäevases kaasaskantavas elektroonikas enam ei kasutata, seega alustame oma ekskursiooni nikkelakudega, mida kasutatakse endiselt kaamerate, sülearvutite, videokaamerate ja muude seadmete akudes.

Nikkelakude esivanemad olid nikkel-kaadmium (Ni-Cd) akud, mille leiutas 1899. aastal Rootsi teadlane Waldmar Jungner. Nende tööpõhimõte seisnes selles, et nikkel toimib positiivse elektroodina (katoodina) ja kaadmium negatiivse elektroodina (anoodina). Algul oli tegemist lahtise akuga, milles laadimisel eraldunud hapnik läks otse atmosfääri, mis takistas suletud korpuse teket ja koos vajalike materjalide kõrge hinnaga aeglustas oluliselt masstootmise algust. .

Kõik sai alguse sellest, et mu kaamera-näita-ja-tulista seade keeldus kategooriliselt töötamast värskelt laadijast eemaldatud akudega – neli AA-suuruses NiMH-akut. Võtke need nagu tavaliselt ja visake minema. Aga millegipärast sai seekord uudishimu tervest mõistusest võitu (või äkki rääkis kärnkonn) ja tahtsin aru saada, kas nendest patareidest on võimalik veel vähemalt midagi välja pigistada. Kaamera on väga energianäljas, kuid on ka tagasihoidlikumaid tarbijaid - näiteks juhtmevabad hiired või klaviatuurid.

Tegelikult on kaks tarbijat huvitavat parameetrit - aku mahutavus ja selle sisemine takistus. Samuti on vähe võimalikke manipuleerimisi - tühjendamine ja laadimine. Mõõtes tühjendusprotsessi ajal voolu ja aega, saate hinnata aku mahtuvust. Aku pinge erinevuse järgi tühikäigul ja koormuse all saate hinnata sisemist takistust. Tühjendus-laadimistsüklit mitu korda korrates (st “treeningut”) saate aru, kas sellel toimingul on üldse mõtet.

Sellest lähtuvalt kujunes välja järgmine plaan - valmistame juhitava sädemevahe ja laadija, millel on võimalus pidevalt mõõta protsessi parameetreid, teostada mõõdetud väärtustega lihtsaid aritmeetilisi tehteid ning korrata protsessi vajalik arv kordi. Võrdleme, teeme järeldusi ja lõpuks viskame patareid ära.

Mõõtealus

Täielik jalgrataste kollektsioon. See koosneb analoogosast (alloleval diagrammil) ja mikrokontrollerist. Minu puhul oli intellektuaalne osa Arduino, kuigi see pole üldse oluline - seni, kuni on olemas vajalik sisendite/väljundite komplekt.

Stend valmistati kolme meetri raadiusest leitust. Kui keegi tahab seda korrata, siis pole üldse vaja täpselt skeemi järgida. Elemendi parameetrite valik võib olla üsna lai, kommenteerin seda veidi hiljem.

Tühjendusseade on juhitav voolu stabilisaator, mis põhineb op-amp IC1B (LM324N) ja väljatransistori Q1 baasil. Peaaegu iga transistor, kui on piisavalt lubatud pingeid, voolusid ja võimsuse hajumist. Ja nad on siin kõik väikesed. Tagasiside takisti ja samal ajal osa koormusest (koos Q1 ja R20-ga) aku jaoks - R1. Selle maksimaalne väärtus peab olema selline, et oleks tagatud nõutav maksimaalne tühjendusvool. Kui eeldame, et akut saab tühjendada kuni 1 V, siis näiteks 500 mA tühjendusvoolu tagamiseks ei tohiks takisti R1 olla suurem kui 2 oomi. Stabilisaatorit juhib kolmebitine takistuslik DAC (R12-R17). Siin on arvutus järgmine - pinge op-amp otsesisendis on võrdne pingega R1 juures (mis on võrdeline tühjendusvooluga). Muudame pinget otsesisendis - tühjendusvool muutub. DAC väljundi soovitud vahemikku skaleerimiseks on trimmitakisti R3. Parem on, kui see on mitme pöördega. R12-R17 väärtused võivad olla mis tahes (kümnete kilooomide piires), peamine on see, et nende väärtuste suhe on 1/2. DAC-lt pole vaja erilist täpsust, kuna tühjendusvoolu (pinge R1-l) mõõdetakse protsessi ajal otse mõõteriistade võimendiga IC1D. Selle võimendus on K=R11/R10=R9/R8. Väljund suunatakse mikrokontrollerile ADC (A1). Muutes R8-R11 väärtusi, saab võimenduse reguleerida soovitud väärtusele. Aku pinget mõõdetakse teise võimendiga IC1C, K=R5/R4=R7/R6. Miks juhtida tühjendusvoolu? Mõte on siin põhimõtteliselt see. Kui tühjendate pidevalt suure vooluga, saavutatakse kulunud akude suure sisetakistuse tõttu minimaalne lubatud pinge 1 V (ja tühjenemise peatamiseks pole muud võrdluspunkti) enne, kui aku tegelikult heitmed. Kui tühjendate pidevalt madala vooluga, võtab protsess liiga kaua aega. Seetõttu toimub tühjendamine etapiviisiliselt. Kaheksa sammu tundus mulle piisav. Kui jahti on rohkem/vähem, siis saab DAC-i bitisügavust muuta. Lisaks saate koormust sisse ja välja lülitades hinnata aku sisemist takistust. Arvan, et kontrolleri tööalgoritm tühjenemise ajal ei vaja täiendavat selgitust. Protsessi lõpus Q1 lukustatakse, aku on koormusest täielikult lahti ühendatud ja kontroller lülitab laadimisseadme sisse.

Laadimisplokk. Ka voolu stabilisaator, ainult kontrollimatu, aga lülitatav. Voolutugevus määratakse võrdluspingeallikaga IC2-l (2,5 V, täpsus 1% vastavalt andmelehele) ja takistiga R21. Minu puhul oli laadimisvool klassikaline - 1/10 aku nimimahust. Tagasiside takisti - R20. Võite kasutada mis tahes muud võrdluspingeallikat – olenevalt teie maitsest ja osade saadavusest. Transistor Q2 töötab jäigemas režiimis kui Q1. Vcc ja aku pinge märgatava erinevuse tõttu hajub sellel märkimisväärne võimsus. See on hind, mida vooluringi lihtsuse eest maksta. Kuid radiaator päästab olukorra. Transistor Q3 sunnib Q2 välja lülituma, st laadimisseadme välja lülitama. Juhib mikrokontrolleri signaaliga 12. Kontrolleri ADC töötamiseks on vaja teist võrdluspinge allikat (IC3). Meie stendi mõõtetäpsus sõltub selle parameetritest. LED1 – protsessi oleku näitamiseks. Minu puhul ei sütti see tühjendusprotsessi ajal, süttib laadimisel ja vilgub, kui tsükkel on lõppenud.
Toitepinge valitakse nii, et oleks tagatud transistoride avanemine ja töötamine vajalikes vahemikes. Sel juhul on mõlemal transistoril üsna kõrge paisu avamispinge - umbes 2-4 V. Lisaks on Q2 "varundatud" aku pinge ja R20 poolt, nii et paisu avamispinge algab umbes 3,5-5,5 V. turn LM323 ei suuda tõsta väljundpinget üle Vcc miinus 1,5 V. Seetõttu peab Vcc olema päris suur ja minu puhul on see 9 V.

Laadimise juhtimise algoritm põhines klassikalisel versioonil, mis jälgis hetke, mil aku pinge hakkab langema. Tegelikkuses osutus aga kõik mitte päris tõeks, aga sellest hiljem.
Kõik “uurimisprotsessi” käigus mõõdetud väärtused kirjutati faili, seejärel tehti arvutused ja joonistati graafikud.

Arvan, et mõõtetendiga on kõik selge, nii et liigume tulemuste juurde.

Mõõtmistulemused

Niisiis, meil on laetud (aga mittetoimivad) akud, mille tühjendame ja mõõdame salvestatud võimsust ja samas ka sisetakistust. See näeb välja umbes selline.

Graafikud telgedel: aeg, tunnid (X) ja võimsus, W (Y) parimate ja halvimate akude jaoks. On näha, et salvestatud energia (graafikute alune pindala) on oluliselt erinev. Arvuliselt olid mõõdetud aku võimsused 1196, 739, 1237 ja 1007 mAh. Mitte palju, arvestades, et nimivõimsus (mis on märgitud korpusele) on 2700 mAh. Ja levik on üsna suur. Aga sisemine vastupanu? See oli vastavalt 0,39, 0,43, 0,32 ja 0,64 oomi. Kohutav. On selge, miks seebialus keeldus töötamast - akud lihtsalt ei suuda suurt voolu anda. Noh, hakkame treenima.

Tsükkel üks. Jällegi parima ja halvima aku väljundvõimsus.

Edusamme on palja silmaga näha! Seda kinnitavad numbrid: 1715, 1444, 1762 ja 1634 mAh. Paranes ka sisetakistus, kuid väga ebaühtlaselt - 0,23, 0,40, 0,1, 0,43 Ohm. Näib, et on võimalus. Kuid paraku ei andnud edasised tühjendus-/laadimistsüklid midagi. Mahtuvusväärtused ja ka sisetakistus varieerusid tsükliti umbes 10% piires. Mis jääb mõõtmistäpsuse piiride lähedale. Need. Pikad treeningud, vähemalt minu akude jaoks, ei andnud midagi. Kuid selgus, et akud säilitasid üle poole oma mahust ja töötavad endiselt madala vooluga. Vähemalt mingi kokkuhoid talus.

Nüüd tahan veidi peatuda laadimisprotsessil. Ehk on minu tähelepanekutest kasu kellelegi, kes plaanib nutikat laadijat disainida.
Siin on tüüpiline laadimisgraafik (vasakul on aku pinge skaala voltides).

Pärast laadimise algust täheldatakse pinge langust. Erinevates tsüklites võib see olla sügavam või väiksem, veidi erineva kestusega ja mõnikord puududa. Seejärel toimub umbes 10 tunni jooksul ühtlane tõus ja seejärel peaaegu horisontaalne platoo. Teooria väidab, et väikese laadimisvoolu korral ei esine laengu lõpus pingelangust. Olin kannatlik ja ootasin ikka seda sügist. See on väike (see on graafikul silmale peaaegu nähtamatu), peate seda väga kaua ootama, kuid see on alati olemas. Pärast kümmet tundi laadimist ja enne langust on aku pinge, kuigi see tõuseb, äärmiselt tühine. See ei mõjuta peaaegu üldse lõplikku laadimist, ebameeldivaid nähtusi, nagu aku kuumenemine, ei täheldata. Seega pole nõrkvoolulaadijaid projekteerides mõtet neid intelligentsiga varustada. Piisab 10-12-tunnisest taimerist ja erilist täpsust pole vaja.

Selle idülli aga segas üks elementidest. Umbes 5-6 tunnise laadimise järel tekkisid väga tuntavad pingekõikumised.

Alguses seostasin seda oma stendi disainiveaga. Foto näitab, et kõik pandi kokku hingedega paigaldusega ja kontroller ühendati üsna pikkade juhtmetega. Korduvad katsed on aga näidanud, et sama akuga juhtub sellist jama pidevalt ja teistega ei juhtu kunagi. Oma häbiks ei leidnud ma sellise käitumise põhjust. Sellegipoolest (ja see on graafikul selgelt näha) kasvab keskmine pinge väärtus nagu peab.

Epiloog

Sellest tulenevalt on meil neli akut, millele on täpsete teaduslike meetoditega leitud ökoloogiline nišš. Oleme koolitusprotsessi võimalustes pettunud. Ja meil on üks seletamatu mõju, mis tekib laadimise ajal.
Järgmine on suurem aku – autoaku. Aga seal on koormustakistid paar suurusjärku võimsamad. Kusagil rändavad nad üle Euraasia avaruste.

See on kõik. Tänan tähelepanu eest.

Nikkel-metallhüdriidpatareide uurimine algas 1970. aastatel nikkel-vesinikpatareide täiustamiseks, kuna nikkel-vesinikpatareide kaal ja maht ei rahuldanud tootjaid (nendes akudes oli vesinik kõrge rõhu all, mistõttu oli vaja vastupidavat ja rasket terast juhtum). Vesiniku kasutamine metallhüdriididena on võimaldanud vähendada akude kaalu ja mahtu, samuti on vähenenud akude plahvatusoht ülekuumenemisel.

Alates 1980. aastatest on NiMH-akude tehnoloogia märkimisväärselt paranenud ja seda on hakatud kasutama mitmesugustes rakendustes. NiNH-akude edu taga oli nende suurenenud mahutavus (40% võrreldes NiCd-ga), taaskasutatavate materjalide kasutamine (looduskeskkonnale “sõbralik”), samuti väga pikk kasutusiga, mis sageli ületab NiCd-akude oma.

NiMH akude eelised ja puudused

Eelised

・ suurem mahutavus – 40% või rohkem kui tavalistel NiCd akudel
・ palju vähem väljendunud "mälu" efekt võrreldes nikkel-kaadmiumakudega - aku hooldustsükleid saab läbi viia 2-3 korda harvemini
・ lihtne transpordi võimalus – lennufirmade transport ilma igasuguste eeltingimusteta
・ keskkonnasõbralik – saab taaskasutada

Puudused

・ piiratud aku kasutusiga – tavaliselt umbes 500-700 täislaadimis-/tühjenemistsüklit (kuigi töörežiimidest ja siseseadmest olenevalt võib esineda olulisi erinevusi).
・mäluefekt – NiMH akud vajavad perioodilist koolitust (aku täieliku tühjenemise/laadimise tsükkel)
・ Akude suhteliselt lühike säilivusaeg - tavaliselt mitte üle 3 aasta, kui neid hoitakse tühjana, pärast mida kaovad peamised omadused. Säilitamine jahedas 40-60% osalise laenguga aeglustab akude vananemisprotsessi.
・ Kõrge aku isetühjenemine
・Piiratud võimsus – lubatud koormuste ületamisel lüheneb aku tööiga.
・ Vaja on spetsiaalset etapiviisilise laadimisalgoritmiga laadijat, kuna laadimine tekitab palju soojust ja nikkel-metallhüdriidpatareid laetakse kergesti üle.
・ Kehv taluvus kõrgete temperatuuride suhtes (üle 25-30 Celsiuse)

NiMH akude ja akude ehitus

Kaasaegsete nikkel-metallhüdriidpatareide sisekujundus on sarnane nikkel-kaadmiumpatareide omaga. Positiivne nikkeloksiidelektrood, leeliseline elektrolüüt ja vesiniku rõhk on mõlemas akusüsteemis samad. Ainult negatiivsed elektroodid on erinevad: nikkel-kaadmiumpatareidel on kaadmiumelektrood ja nikkel-metallhüdriidakudel vesinikku neelavate metallide sulamil põhinev elektrood.

Kaasaegsetes nikkel-metallhüdriidpatareides kasutatakse vesinikku neelava sulami koostisi nagu AB2 ja AB5. Muid AB või A2B sulameid laialdaselt ei kasutata. Mida tähendavad sulami koostises olevad salapärased tähed A ja B? – Sümbol A tähistab metalli (või metallide segu), mis hüdriidide moodustamisel eraldab soojust. Seega tähistab sümbol B metalli, mis reageerib endotermiliselt vesinikuga.

AB5 tüüpi negatiivsete elektroodide jaoks kasutatakse lantaani rühma haruldaste muldmetallide (komponent A) ja nikli segu koos muude metallide (koobalt, alumiinium, mangaan) lisanditega - komponent B. AB2 tüüpi elektroodide jaoks on titaan ja nikkel. kasutatakse tsirkooniumi, vanaadiumi, raua, mangaani lisanditega, kroomi.

AB5-tüüpi elektroodidega nikkel-metallhüdriidakud on paremate tsükliomaduste tõttu laiemalt levinud, vaatamata sellele, et AB2-tüüpi elektroodidega akud on odavamad, suurema mahutavuse ja parema võimsusnäitaja.

Tsükliprotsessi käigus kõigub negatiivse elektroodi maht kuni 15-25% algsest vesiniku neeldumise/eraldumise tõttu. Mahu kõikumise tagajärjel tekib elektroodi materjalis suur hulk mikropragusid. See nähtus selgitab, miks uus nikkel-metallhüdriidaku nõuab mitut "treeningut" laadimise/tühjenemise tsüklit, et viia aku võimsus ja võimsus nominaalsele tasemele. Samuti on mikropragude tekkimisel negatiivne külg - elektroodi pindala suureneb, mis on elektrolüüdi tarbimisega seotud korrosiooniga, mis viib elemendi sisemise takistuse järkjärgulise suurenemiseni ja võimsuse vähenemiseni. . Korrosiooniprotsesside kiiruse vähendamiseks on soovitatav nikkel-metallhüdriidakusid hoida laetuna.

Negatiivsel elektroodil on nii ülelaadimisel kui ka tühjenemisel ülemäärane võimsus võrreldes positiivsega, et tagada vastuvõetav vesiniku eraldumise tase. Sulami korrosiooni tõttu väheneb negatiivse elektroodi laadimisvõime järk-järgult. Niipea kui liigne laadimisvõimsus on ammendatud, hakkab laengu lõpus negatiivsele elektroodile eralduma suur kogus vesinikku, mis viib elemendi ventiilide kaudu liigse vesiniku vabanemiseni. elektrolüüdi väljalülitamine ja aku rike. Seetõttu vajate nikkel-metallhüdriidakude laadimiseks spetsiaalset laadijat, mis võtab arvesse aku spetsiifilist käitumist, et vältida akuelemendi enesehävitamise ohtu. Aku kokkupanemisel veenduge, et elemendid oleksid hästi ventileeritud ja et te ei suitsetaks laetava suure võimsusega nikkel-metallhüdriidaku läheduses.

Aja jooksul suureneb rattasõidu tulemusena aku isetühjenemine, kuna separaatori materjalis tekivad suured poorid ja elektroodide plaatide vahel tekib elektriühendus. Selle probleemi saab ajutiselt lahendada, laadides aku mitu korda sügavalt tühjaks, millele järgneb täielik laadimine.

Nikkelmetallhüdriid akude laadimisel tekib, eriti laadimise lõpus, küllaltki palju soojust, mis on üheks märgiks, et laadimine vajab lõpetamist. Mitme akuelemendi kokkupanemisel akusse on vajalik aku jälgimissüsteem (BMS), samuti on vajalik termiliselt avanevate juhtivate ühenduslülide olemasolu akuelementide osade vahel. Samuti on soovitav ühendada patareid akusse pigem punktkeevitamise džemprid kui jootmine.

Nikkelmetallhüdriidpatareide tühjenemist madalatel temperatuuridel piirab asjaolu, et see reaktsioon on endotermiline ja negatiivse elektroodi juures moodustub vesi, mis lahjendab elektrolüüti, mis viib suure tõenäosusega elektrolüütide külmumiseni. Seega, mida madalam on ümbritseva õhu temperatuur, seda väiksem on väljundvõimsus ja aku mahutavus. Vastupidi, tühjendusprotsessi ajal kõrgendatud temperatuuridel on nikkel-metallhüdriidaku tühjendusvõimsus maksimaalne.

Teadmised konstruktsiooni ja tööpõhimõtete kohta võimaldavad teil paremini mõista nikkel-metallhüdriidakude tööprotsessi. Loodan, et sellest artiklist kogutud teave aitab pikendada teie aku eluiga ja vältida võimalikke ohtlikke tagajärgi, mis tulenevad nikkel-metallhüdriidakude ohutu kasutamise põhimõtete valesti mõistmisest.

NiMH akude tühjenemisomadused on erinevad
tühjendusvoolud ümbritseva õhu temperatuuril 20 °C

pilt võetud saidilt www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Duracelli nikkelmetallhüdriidpatarei

pilt võetud saidilt www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Bipolaarsete patareide loomise paljutõotava suuna skeem

ahel võetud bipolaarsetest pliiakudest

Erinevat tüüpi akude parameetrite võrdlev tabel

	NiCd	NiMH	Pliihape	Liitium-ioon	Liitium-ioon polümeer	Korduvkasutatav Leeliseline
Energiatihedus (W*tund/kg)	45-80	60-120	30-50	110-160	100-130	80 (algne)
Sisemine takistus (kaasa arvatud sisemised ahelad), mOhm	100-200 6V juures	200-300 6V juures	<100 12V juures	150-250 7,2 V juures	200-300 7,2 V juures	200-2000 6V juures
Laadimis-/tühjenemistsüklite arv (kui see on vähendatud 80%-ni algsest mahust)	1500	300-500	200-300	500-1000	300-500	50 (kuni 50%)
Kiire laadimisaeg	1 tund tüüpiline	2-4 tundi	8-16 tundi	2-4 tundi	2-4 tundi	2-3 tundi
Ülelaadimiskindlus	keskmine	madal	kõrge	väga madal	madal	keskmine
Isetühjenemine / kuus (toatemperatuuril)	20%	30%	5%	10%	~10%	0.3%
Elementide pinge (nominaalne)	1,25 V	1,25 V	2B	3,6 V	3,6 V	1,5 V
Koormusvool - tipp - optimaalne	20C 1C	5C 0,5C ja alla selle	5C 0,2C	>2C 1C ja allpool	>2C 1C ja allpool	0,5C 0,2C ja alla selle
Töötemperatuur (ainult tühjendus)	-40 kuni 60°C	-20 kuni 60°C	-20 kuni 60°C	-20 kuni 60°C	0 kuni 60°C	0 kuni 65°C
Hooldusnõuded	30-60 päeva pärast	60-90 päeva pärast	3-6 kuu pärast	Pole nõutud	Pole nõutud	Pole nõutud
Standardhind (US$, ainult võrdluseks)	$50 (7,2 V)	$60 (7,2 V)	$25 (6 V)	$100 (7,2 V)	$100 (7,2 V)	$5 (9 V)
Tsükli hind (USD)	$0.04	$0.12	$0.10	$0.14	$0.29	$0.10-0.50
Kommertskasutuse algus	1950	1990	1970	1991	1999	1992

laud võetud

Nimh akud on toiteallikad, mis on klassifitseeritud leelispatareideks. Need on sarnased nikkel-vesinikpatareidele. Kuid nende energiamahu tase on suurem.

Ni mh akude sisemine koostis on sarnane nikkel-kaadmium toiteallikate koostisega. Positiivse otsa ettevalmistamiseks kasutatakse keemilist elementi niklit, negatiivse klemmi valmistamisel aga sulamit, mis sisaldab vesinikku neelavaid metalle.

Nikkelmetallhüdriidakudel on mitu tüüpilist kujundust:

• Silinder. Juhtivate klemmide eraldamiseks kasutatakse eraldajat, millele on antud silindri kuju. Kaanel asub avariiventiil, mis avaneb veidi, kui rõhk oluliselt suureneb.
• Prisma. Sellises nikkelmetallhüdriidpatareis on elektroodid koondunud vaheldumisi. Nende eraldamiseks kasutatakse eraldajat. Põhielementide mahutamiseks kasutatakse plastikust või spetsiaalsest sulamist valmistatud korpust. Rõhu reguleerimiseks sisestatakse kaane sisse ventiil või andur.

Sellise toiteallika eeliste hulgas on järgmised:

• Toiteallika energia eriparameetrid töötamise ajal suurenevad.
• Kaadmiumi ei kasutata juhtivate elementide valmistamisel. Seetõttu pole aku kõrvaldamisega probleeme.
• Omamoodi "mäluefekti" puudumine. Seetõttu ei ole vaja võimsust suurendada.
• Tühjenduspingega toimetulemiseks (selle vähendamiseks) tühjendavad spetsialistid seadet 1–2 korda kuus 1 V-ni.

Nikkelmetallhüdriidakudega seotud piirangute hulgas on järgmised:

• Vastavus kehtestatud töövoolude vahemikule. Nende väärtuste ületamine toob kaasa kiire tühjenemise.
• Seda tüüpi toiteallika kasutamine tugevate külmade korral ei ole lubatud.
• Akusse sisestatakse termokaitsmed, mille abil nad määravad seadme ülekuumenemise ja temperatuuritaseme tõusu kriitilise väärtuseni.
• Kalduvus isetühjenemisele.

Nikkelmetallhüdriidaku laadimine

Nikkelmetallhüdriidpatareide laadimisprotsess hõlmab teatud keemilisi reaktsioone. Nende normaalseks tööks on osa laadija tarnitavast energiast vajalik võrgust.

Laadimisprotsessi efektiivsus on energiaallika poolt vastuvõetud energia osa, mis salvestatakse. Selle indikaatori väärtus võib erineda. Kuid 100-protsendilist efektiivsust on võimatu saavutada.

Enne metallhüdriidakude laadimist uurige põhitüüpe, mis sõltuvad voolu suurusest.

Tilklaadimise tüüp

Seda tüüpi akude laadimist tuleb kasutada ettevaatlikult, kuna see vähendab kasutusiga. Kuna seda tüüpi laadija lülitatakse käsitsi välja, nõuab protsess pidevat jälgimist ja reguleerimist. Sel juhul seatakse minimaalse voolu indikaator (0,1 koguvõimsusest).

Kuna sellisel viisil ni mh akusid laadides ei panda maksimumpinget paika, keskenduvad nad ainult ajaindikaatorile. Ajaintervalli hindamiseks kasutage tühjenenud toiteallika võimsusparameetreid.

Sel viisil laetud toiteallika kasutegur on umbes 65–70 protsenti. Seetõttu ei soovita tootmisettevõtted selliseid laadijaid kasutada, kuna need mõjutavad aku jõudlusparameetreid.

Kiire laadimine

Määrates, millist voolu saab kasutada ni mh akude laadimiseks kiirrežiimis, võetakse arvesse tootjate soovitusi. Praegune väärtus on 0,75 kuni 1 koguvõimsusest. Määratud intervalli ei ole soovitatav ületada, kuna avariiventiilid on aktiveeritud.

Nimh-akude laadimiseks kiirrežiimis on pinge seatud 0,8-8 volti.

Ni mh toiteallikate kiire laadimise efektiivsus ulatub 90 protsendini. Kuid see parameeter väheneb niipea, kui laadimisaeg lõpeb. Kui te laadijat õigeaegselt välja ei lülita, hakkab rõhk aku sees tõusma ja temperatuur tõuseb.

Ni mh aku laadimiseks toimige järgmiselt.

• Eellaadimine

See režiim siseneb, kui aku on täielikult tühjenenud. Selles etapis on vool mahtuvusest vahemikus 0,1 kuni 0,3. Suurte voolude kasutamine on keelatud. Ajavahemik on umbes pool tundi. Niipea, kui pinge parameeter jõuab 0,8 voltini, protsess peatub.

• Lülitumine kiirendatud režiimile

Voolu suurendamise protsess viiakse läbi 3–5 minuti jooksul. Temperatuuri jälgitakse kogu perioodi vältel. Kui see parameeter saavutab kriitilise väärtuse, lülitatakse laadija välja.

Nikkelmetallhüdriidpatareide kiirlaadimisel määratakse voolutugevuseks 1 kogumahutavusest. Sellisel juhul on väga oluline laadija kiiresti lahti ühendada, et mitte akut kahjustada.

Pinge jälgimiseks kasutage multimeetrit või voltmeetrit. See aitab kõrvaldada valepositiivseid tulemusi, mis kahjustavad seadme jõudlust.

Mõned ni mh akude laadijad töötavad mitte konstantse, vaid impulssvooluga. Voolu tarnitakse kindlaksmääratud ajavahemike järel. Impulssvooluga varustamine soodustab elektrolüütilise koostise ja toimeainete ühtlast jaotumist.

• Lisa- ja hooldustasu

Ni mh aku täielikuks laadimiseks vähendatakse viimases etapis vooluindikaatorit 0,3 mahuni. Kestus - umbes 25-30 minutit. Selle aja pikendamine on keelatud, kuna see aitab minimeerida aku tööaega.

Kiire laadimine

Mõned nikkel-kaadmiumakude laadijate mudelid on varustatud kiirlaadimisrežiimiga. Selleks piiratakse laadimisvoolu, seades parameetrid võimsusest 9–10. Peate laadimisvoolu vähendama kohe, kui aku on laetud 70 protsendini.

Kui akut laaditakse kiirendatud režiimis kauem kui pool tundi, hävib järk-järgult voolu kandvate klemmide struktuur. Eksperdid soovitavad seda tüüpi laadijat kasutada, kui teil on kogemusi.

Kuidas toiteallikaid õigesti laadida ja ka ülelaadimise võimalust välistada? Selleks peate järgima järgmisi reegleid:

1. Ni mh akude temperatuuri juhtimine. NIMH akude laadimine tuleb lõpetada kohe, kui temperatuur tõuseb kiiresti.
2. Nimh-toiteallikate jaoks on seatud ajapiirangud, mis võimaldavad teil protsessi juhtida.
3. Ni mh akud tuleb tühjendada ja laadida pingega 0,98. Kui see parameeter oluliselt väheneb, lülitatakse laadijad välja.

Nikkelmetallhüdriidtoiteallikate ümbertöötlemine

Ni mh akude taastamise protsessi eesmärk on kõrvaldada "mäluefekti" tagajärjed, mis on seotud võimsuse vähenemisega. Selle mõju tõenäosus suureneb, kui seade on sageli mittetäielikult laetud. Seade fikseerib alumise piiri, mille järel võimsus väheneb.

Enne toiteallika taastamist valmistage ette järgmised asjad:

• Vajaliku võimsusega pirn.
• Laadija. Enne kasutamist on oluline selgitada, kas laadijat saab kasutada tühjendamiseks.
• Voltmeeter või multimeeter pinge määramiseks.

Aku täielikuks tühjendamiseks ühendatakse oma kätega lambipirn või sobiva režiimiga laadija. Pärast seda aktiveeritakse laadimisrežiim. Taastumistsüklite arv sõltub sellest, kui kaua akut pole kasutatud. Treeningprotsessi on soovitatav korrata 1-2 korda kuu jooksul. Muide, ma taastan sel viisil need allikad, mis on kaotanud 5–10 protsenti koguvõimsusest.

Kaotatud võimsuse arvutamiseks kasutatakse üsna lihtsat meetodit. Seega on aku täielikult laetud, misjärel see tühjeneb ja mõõdetakse mahutavust.

See protsess muutub oluliselt lihtsamaks, kui kasutate laadijat, millega saate pingetaset juhtida. Samuti on selliste üksuste kasutamine kasulik, kuna väheneb sügava tühjenemise tõenäosus.

Kui nikkelmetallhüdriidakude laetuse taset pole kindlaks tehtud, tuleb lambipirn hoolikalt paigaldada. Multimeetri abil jälgitakse pingetaset. See on ainus viis täieliku tühjenemise vältimiseks.

Kogenud spetsialistid teostavad nii ühe elemendi kui ka kogu ploki taastamist. Laadimisperioodi jooksul võrdsustatakse olemasolev laeng.

2–3 aastat kasutuses olnud toiteallika taastamine täislaadimise või tühjenemisega ei anna alati oodatud tulemust. Seda seetõttu, et elektrolüütiline koostis ja juhtivad klemmid muutuvad järk-järgult. Enne selliste seadmete kasutamist taastatakse elektrolüütiline koostis.

Vaadake videot sellise aku taastamise kohta.

Nikkelmetallhüdriidpatareide kasutamise reeglid

Ni mh akude kasutusiga sõltub suuresti sellest, kas toiteallikal lastakse üle kuumeneda või laetakse oluliselt üle. Lisaks soovitavad eksperdid järgida järgmisi reegleid:

• Olenemata sellest, kui kaua toiteallikaid hoitakse, tuleb neid laadida. Laadimisprotsent peab olema vähemalt 50 koguvõimsusest. Ainult sel juhul ei teki ladustamisel ja hooldamisel probleeme.
• Seda tüüpi akud on tundlikud ülelaadimise ja liigse kuumenemise suhtes. Need näitajad avaldavad kahjulikku mõju kasutuse kestusele ja vooluhulgale. Need toiteallikad nõuavad spetsiaalseid laadijaid.
• Treeningtsüklid pole NiMH-toiteallikate jaoks vajalikud. Tõestatud laadija abil taastatakse kaotatud võimsus. Taastamistsüklite arv sõltub suuresti seadme seisukorrast.
• Kindlasti tehke taastamistsüklite vahel pause ja uurige ka kasutatud aku laadimist. See ajavahemik on vajalik, et seade jahtuks ja temperatuur langeks nõutavale tasemele.
• Laadimisprotseduur või treeningtsükkel viiakse läbi ainult vastuvõetavas temperatuurivahemikus: +5-+50 kraadi. Kui ületate selle näitaja, suureneb kiire rikke tõenäosus.
• Laadimisel veenduge, et pinge ei langeks alla 0,9 volti. Lõppude lõpuks ei lae mõned laadijad, kui see väärtus on minimaalne. Sellistel juhtudel on toite taastamiseks võimalik ühendada väline allikas.
• Tsüklilist restaureerimist teostatakse teatud kogemuste olemasolul. Kõiki laadijaid ei saa ju aku tühjendamiseks kasutada.
• Säilitamisprotseduur sisaldab mitmeid lihtsaid reegleid. Toiteallikat ei ole lubatud hoida õues ega ruumides, kus temperatuuritase langeb 0 kraadini. See kutsub esile elektrolüütilise koostise tahkumise.

Kui korraga ei laeta ühte, vaid mitut toiteallikat, siis hoitakse laadimisastet seatud tasemel. Seetõttu teostavad kogenematud tarbijad aku taastamist eraldi.

Nimh akud on tõhusad toiteallikad, mida kasutatakse aktiivselt erinevate seadmete ja seadmete komplekteerimiseks. Need paistavad silma teatud eeliste ja omadustega. Enne nende kasutamist on vaja arvestada põhiliste kasutusreeglitega.

Video Nimh akude kohta