В чем разница между никель-кадмиевым аккумулятором и никель-водородным аккумулятором?

В чем разница между никель-кадмиевым аккумулятором и никель-водородным аккумулятором?

Разница между аккумуляторной батареей и обычной батареей: помимо разницы напряжений на клеммах, есть еще два отличия: во-первых, внутреннее сопротивление перезаряжаемой батареи намного ниже, чем у обычной батареи, например, измерение участка № 5 с помощью цифрового мультиметра. Ток короткого замыкания обычных батарей обычно ниже 3 А, а ток короткого замыкания никель-кадмиевых или никель-водородных аккумуляторов обычно выше 4 А. Именно поэтому мы судим об истинных и ложных никель-кадмиевых и никель-водородных. При зарядке аккумулятора вы можете использовать цифровой измеритель, чтобы измерить его мгновенный ток короткого замыкания, чтобы отличить его. Во-вторых, разрядные характеристики никель-кадмиевых и никель-водородных аккумуляторных батарей отличаются от характеристик разряда обычных аккумуляторов, особенно при прекращении разряда. В процессе разрядки обычных аккумуляторов напряжение на клеммах постепенно снижается на 1,5 В с увеличением величины разряда, и нет резкого изменения напряжения на клеммах, в то время как никель-кадмиевые и никель-водородные аккумуляторы различаются во время процесса разряда. Напряжение на клеммах практически не изменяется в зависимости от количества разряда, но после завершения разряда. Напряжение на клеммах снизилось с 1,2 В до 1,0 В, а ток разряда уменьшился в два раза. Продолжительный разряд при падении напряжения 1,0 В или менее называется переразрядом, который вреден для аккумулятора и сокращает срок его службы.

Перезаряжаемые батареи, которые мы используем сегодня, обычно делятся на четыре категории в зависимости от их химического состава: никель-кадмиевые батареи (NiCd), никель-водородные батареи (NiMH), свинцово-кислотные батареи (PbSO4) и литий-ионные батареи (Li +). ). Вот краткое введение в эти четыре типа аккумуляторных батарей:

(1) Свинцово-кислотная батарея: это разновидность перезаряжаемой батареи, которая появилась ранее и является обычной автомобильной батареей. Есть два типа обычных свинцово-кислотных аккумуляторов и свинцово-кислотные аккумуляторы с клапаном. Первые постепенно заменяются вторыми из-за неудобства использования и серьезного загрязнения окружающей среды. Используемые нами аварийные фонари, как правило, представляют собой такие батареи, с нормальным сроком службы от 1000 до 1200 циклов.

(2) Никель-кадмиевый аккумулятор: это также ранний аккумулятор. То есть переносной аккумулятор, который в настоящее время обычно используется людьми. Номинальное напряжение одной батареи составляет 1,25 В, а ее емкость (емкость аккумуляторной батареи выражается током (мА), умноженным на час (ч). Если емкость аккумулятора составляет 500 мА, это означает, что аккумулятор может разряжаться при токе 500 мА. час) Для обычного 5-го аккумулятора (тип AA) между 450 и 800 мА частота нормального цикла зарядки составляет более 500 раз, но при неправильном использовании это значительно сократит количество использует. Никель-кадмиевые батареи имеют явление, называемое «эффектом памяти». Когда люди заряжают никель-кадмиевую батарею, которая не была разряжена, батарея автоматически «записывает» точку, которая не полностью разряжена. Когда следующая зарядка достигнет этой точки, она будет иметь те же характеристики, что и разряженная батарея. Таким образом, несмотря на то, что аккумулятор не полностью разряжен, его емкость одновременно снижается. Это так называемый «эффект памяти». Суть в том, что в электроде формируется дендритная кристаллическая структура. Этот «эффект памяти» уникален для никель-кадмиевых батарей. Из. Это серьезно повлияет на емкость аккумулятора и сократит срок его службы. Следовательно, никель-кадмий должен полностью разрядиться перед зарядкой аккумулятора, чтобы его можно было перезарядить после разряда, и вы не должны повторять это при использовании этого аккумулятора. При зарядке аккумулятора большинство имеющихся в продаже зарядных устройств, которые автоматически заряжаются, будут иметь небольшой ток зарядки. Аккумулятор будет полностью заряжаться не менее 15 часов, при этом аккумулятор полностью не разряжается. Некоторые зарядные устройства с лучшими функциями переходят на этап предварительной обработки, когда они подтверждают возможность быстрой зарядки. На этом этапе зарядное устройство полностью разряжает батарею, так что каждая батарея полностью разряжается, так что напряжение каждой батареи падает примерно до 1,0 В. Для устранения «эффекта памяти» никель-кадмиевых аккумуляторов. После предварительной обработки никель-кадмиевый аккумулятор сразу переходит в фазу быстрой зарядки, а после завершения быстрой зарядки переходит в режим непрерывной зарядки, на что обычно требуется время 2-3 часа.

(3) Никель-металлогидридная батарея: это недавно разработанная аккумуляторная батарея с характеристиками, аналогичными никель-кадмиевым батареям, но с более высокой плотностью энергии. Емкость Ni-MH батареи № 5 составляет от 1000 до 1300 мАч. Кроме того, он не имеет «эффекта памяти» и не загрязняет окружающую среду. Поэтому некоторые называют это «зеленой батареей» и, конечно, цена немного завышена.

(4) Литий-ионный аккумулятор: это также недавно разработанный аккумулятор. Самым большим преимуществом является то, что плотность энергии выше, но и цена ее также очень высока. Обычно он используется в высокотехнологичных электронных продуктах, но не должен превышать напряжение разряда во время разряда. Причем он не может быть больше разрядного тока разряда.

Для того, чтобы правильно использовать все виды аккумуляторных батарей, очень важно полностью зарядить батарею, чтобы продлить срок ее службы. Если метод зарядки неправильный, срок службы батареи значительно сократится.

Перезаряжаемые батареи в основном включают свинцово-кислотные батареи и щелочные батареи. Используемые в настоящее время никель-кадмиевые (NiCd), никель-водородные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) батареи являются щелочными батареями.

Базовая конструкция не требующей обслуживания свинцово-кислотной аккумуляторной батареи с клапанным регулированием для свинцово-кислотных аккумуляторов, показанная на рисунке 1. Она состоит из положительных и отрицательных пластин, сепараторов, электролитов, предохранительных клапанов, газовых пробок и внешних кожухов. Активным материалом на пластине положительного электрода является диоксид свинца (PbO 2), а активным материалом на пластине отрицательного электрода является губчатый чистый свинец (Pb). Электролит готовится из дистиллированной воды и чистой серной кислоты в определенном соотношении. После определенной плотности электролита, заряженного в аккумуляторный элемент, в результате электрохимической реакции между положительной и отрицательной пластинами возникает электродвижущая сила около 2,1 В.

При первом использовании нового свинцово-кислотного аккумулятора он должен полностью зарядиться. При зарядке со скоростью 0,1 C это займет от 55 до 75 часов. После нормального использования аккумулятора он должен сразу же зарядиться. Обычно используемые методы: (1) метод зарядки постоянным током; (2) метод зарядки с постоянным напряжением низкого напряжения (с зарядкой нагрузки) (3) метод быстрой зарядки. Первоначальное время быстрой зарядки составляет менее 5 часов, а нормальное время зарядки можно сократить примерно до 1 часа.

Никель-кадмиевый аккумулятор. Активный материал на положительной пластине никель-кадмиевого аккумулятора состоит из порошка оксида никеля и порошка графита. Графит не участвует в химической реакции, и его основная функция - повышение проводимости. Активный материал на пластине отрицательного электрода состоит из порошка оксида кадмия и порошка оксида железа. Функция порошка оксида железа состоит в том, чтобы придать порошку оксида кадмия высокую плавкость, предотвратить агломерацию и увеличить емкость электродной пластины. Активные материалы, завернутые в перфорированную стальную полосу, становятся положительными, отрицательными пластинами батареи. Пластины разделены изолирующим стержнем из твердой резины, устойчивой к щелочам, или перфорированным гофрированным картоном из поливинилхлорида. Электролит обычно представляет собой раствор гидроксида калия. Скорость саморазряда батареи NiCd (то есть скорость, с которой батарея теряет заряд, когда она не используется) является умеренной по сравнению с другими батареями. Когда используется никель-кадмиевый аккумулятор, если разряд не завершен, он снова заряжается. Когда он снова разрядится, он не сможет разрядить всю мощность. Например, после высвобождения 80% мощности и полной зарядки аккумулятор может выдавать только 80% энергии. Это так называемый эффект памяти. Конечно, несколько полных циклов разрядки / зарядки вернут никель-кадмиевую батарею в нормальный режим работы. Из-за эффекта памяти NiCd аккумулятора, если он не полностью разряжен, каждый аккумулятор перед зарядкой должен разрядиться ниже 1 В.

Материал положительной пластины никель-водородной батареи NiMH - NiOOH, а материалом пластины отрицательного электрода - водородопоглощающий сплав. Электролит обычно представляет собой 30% -ный водный раствор КОН с добавлением небольшого количества NiOH. Сепаратор изготовлен из пористого винилонового нетканого материала или нейлонового нетканого материала. Батареи NiMH доступны как в цилиндрических, так и в квадратных размерах. Конструкция герметичного цилиндрического никель-металлгидридного аккумулятора показана на рисунке 2.

NiMH аккумулятор ускоряется вперед

В качестве альтернативы ранним никель-кадмиевым батареям Ni-MH батареи являются наиболее экологически чистыми батареями, исключающими использование токсичного кадмия и исключающими загрязнение окружающей среды, вызываемое тяжелыми металлами. NiMH аккумуляторы имеют большой коэффициент удельной энергии, а это означает, что никель-водородные аккумуляторы могут эффективно продлить время работы оборудования без увеличения веса цифрового оборудования. Еще одно преимущество никель-металлогидридных батарей состоит в том, что они значительно уменьшают «эффект памяти», присутствующий в никель-кадмиевых батареях, что делает использование никель-водородных батарей более удобным.

Почему никель-металлогидридные батареи заменяют самые популярные литиевые батареи? На самом деле в этом нет никакого смысла. Во-первых, никель-металлогидридные батареи присутствуют на рынке с 1990-х годов и проходят испытания в течение более длительного периода. Во-вторых, никель-водородные минеральные ресурсы достаточно; опять же, есть много отечественных производителей, и есть более 100 частных предприятий, которые производят никель-водородные батареи только в Гуандуне. В-четвертых, по сравнению с литиевыми батареями никель-металлогидридные батареи отличаются высокой безопасностью и не легко взрываются. .

Никель-металлогидридные батареи в настоящее время являются наиболее зрелыми вторичными батареями в автомобильной области HEV. Однако объективно в никель-металлогидридных батареях есть и «провалы»: технология рафинирования недостаточно развита, а стоимость слишком высока. Существует также большая скрытая опасность, что после того, как он будет широко продвигаться, в будущем он столкнется с проблемой вторичной переработки. В конце концов, никель-металлогидридные батареи столкнутся с серьезной проблемой литий-ионных батарей, но в краткосрочной перспективе никель-металлогидридные батареи по-прежнему являются многообещающими в наступающей новой энергетической эре.

Литиевая батарея - звезда будущего

С момента коммерциализации в 1991 году вся промышленность литий-ионных аккумуляторов быстро развивалась. Среди них полимерные литий-ионные батареи превосходят жидкие литий-ионные батареи с точки зрения безопасности, объема, качества, емкости и разрядных характеристик и имеют более широкий диапазон применения.

На прошедшей недавно пятой Пекинской международной выставке электромобилей на чистой энергии, репортер обнаружил, что почти все чистые электрические автобусы, представленные крупными производителями автобусов, используют литиевые батареи. В автобусе FAW используются литиевые батареи, чистый электрический автобус Zhongda Qingshan, Shandong Haoxing использует литий-железо-фосфатные батареи, а также были полностью продемонстрированы различные литиевые батареи, включая литий-ионные электроны на основе фосфорной кислоты и литий-лантановый фосфат.

Сун Цзянь, исполнительный вице-президент Исследовательского института автомобильной инженерии Университета Цинхуа, сказал, что 99% мирового рынка гибридных аккумуляторов составляют никель-металлогидридные аккумуляторы, а разработка никель-водородных аккумуляторов в Китае является зрелой. Однако цена на никель высока, а стоимость производства никель-водородных батарей намного выше, чем у литиевых. По сравнению с никель-металлогидридными батареями вес литиевых батарей нового поколения уменьшится вдвое, а емкость аккумулятора увеличится более чем в два раза. Пробег значительно улучшится после одной зарядки. Более того, срок службы никель-металлогидридных батарей достигнет предела в ближайшие три-пять лет. В конце концов, литиевые батареи станут более мощным источником энергии для разработки транспортных средств на новой энергии в будущем.

Страница содержит содержимое машинного перевода.