Akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorowe oraz wprowadzenie do aplikacji
1 Krótkie wprowadzenie do wielokrotnego ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych (Cd-Ni) i Ni-MH
1.1 Akumulator i ogniwo pierwotne
(1) Bateria wielokrotnego ładowania odnosi się do baterii, którą można wielokrotnie ładować i rozładowywać, znanej również jako bateria wtórna lub akumulator.
Powszechnie stosowane akumulatory to: akumulatory niklowo-kadmowe, akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe, akumulatory kwasowo-ołowiowe, akumulatory litowo-jonowe, akumulatory cynkowo-niklowe, akumulatory żelazowo-niklowe i inne serie akumulatorów.
(2) Baterie galwaniczne to baterie suche, znane również jako baterie galwaniczne. Powszechnie stosowane baterie to: baterie cynkowo-manganowe, baterie cynkowo-srebrne, baterie alkaliczne cynkowo-manganowe, baterie pierwotne cynkowo-niklowe i inne serie baterii.
1.2 Akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-metalowo-wodorkowe: (akumulator metalowo-niklowy Ni-MH)
Skład baterii: bateria składa się z elektrod (elektroda), elektrolitu (elektrolit), membrany (Saparator) i powłoki zewnętrznej (powłoka zewnętrzna).
Mianowicie: katoda (katoda) wykorzystuje wodorotlenek niklu i kobalt, anoda (anoda) wykorzystuje proszek ze stopu magazynującego wodór, elektrolit wykorzystuje wodorotlenek potasu, membrana wykorzystuje tkaninę nylonową, a zewnętrzna powłoka jest wykonana ze stalowej powłoki niklowanej. Elektroda ujemna baterii kadmowo-niklowej to tlenek kadmu, kadm z gąbki elektrolitycznej, a reszta jest taka sama jak bateria niklowo-wodorowa.
1.3 Klasyfikacja akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych
(1) Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są klasyfikowane według ich tabliczek: spiekane akumulatory niklowo-kadmowe, akumulatory niklowo-wodorkowe, spienione akumulatory niklowo-kadmowe i akumulatory niklowo-wodorkowe.
Spiekane akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-metalowo-wodorkowe: Płyty są wytwarzane przez spiekanie, a proces produkcyjny jest złożony, z wysoką wydajnością rozładowania o bardzo wysokiej szybkości, dobrą wydajnością w wysokich i niskich temperaturach, ale wysokimi kosztami. Szeroko stosowany w lotnictwie, wojsku itp.
Spienione akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-metalowo-wodorkowe: Wytwarzane są z użyciem spienionego niklu o wysokiej porowatości jako matrycy i wypełnionego aktywnymi materiałami. Proces produkcji jest prosty, pojemność baterii wysoka, a koszt niski. Jest szeroko stosowany w elektronarzędziach, oświetleniu przeciwpożarowym, sprzęcie AGD i wielu innych dziedzinach cywilnych.
(2) Klasyfikacja kształtu baterii: cylindryczna, kwadratowa, typu guzikowego itp.;
(3) Klasyfikowane według szybkości rozładowania akumulatora: typ o średniej szybkości, typ o wysokiej szybkości, typ o bardzo wysokiej szybkości itp.
1.4 Główne parametry techniczne akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorkowych
1.4.1 Pojemność akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH (Pojemność)
Pojemność znamionowa odnosi się do minimalnej pojemności, jaką bateria powinna uwolnić w określonych warunkach, zgodnie z oznaczeniem producenta'
Zgodnie z definicją: pojemność=czas×prąd………………………………①
Mianowicie: pojemność ładowania=czas ładowania × prąd ładowania …………
Pojemność rozładowania=czas rozładowania×prąd rozładowania……③
W powyższych wzorach ①, ② i ③ pojemność jest reprezentowana przez C, a jednostką jest amperogodzina (Ah) lub miliamperogodzina (mAh); czas ładowania i rozładowania jest reprezentowany przez h, a jednostką jest godzina; prąd ładowania i rozładowania jest reprezentowany przez ampery (A) lub milisekundy Amper (mA).
Pojemność znamionowa akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-metalowo-wodorkowych odnosi się do pojemności rozładowywanej w tempie 5 godzin, wyrażonej w C5.
Na przykład: Ocena pojemności znamionowej akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-wodorkowych: ładuj stałym prądem 0,1 C5A przez 14 do 16 godzin (pojemność ładowania jest zwykle obliczana jako 120% pojemności znamionowej), odłóż na bok przez 15 do 30 minut, a następnie użyj stałego prądu rozładowania 0,2C5A do końcowego napięcia 1,0V/pojemność.
Przykład: akumulator Ni-MH AA1500mAh, ładowany 0,5C5A,
Prąd ładowania=0,5×1500=750mA
Pojemność ładowania=1500mAh×120% (czyli 1,2 razy)=1800mAh
Pojemność ładowania (mAh) 1800 mAh
Czas ładowania (h) ===2,4h lub 144min
Pojemność rozładowania (mAh) 750mA
Szybkość mnożenia: odnosi się do wielkości prądu ładowania i rozładowania, wyrażonej w wielokrotnościach pojemności znamionowej.
Na przykład: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Obecne nowe standardy IEC i GB/T 15100 zostały zmienione na ItA, co oznacza, że ItA jest równoważne C5A.
Akumulator AA1500mAh Ni-MH jest ładowany stałym prądem 0,5C5A, a prąd ładowania wynosi 750mAh. 0,5C5A jest powszechnie znane jako powiększenie 0,5.
1.4.2 Napięcie akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH
Normalne napięcie akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-wodorkowych wynosi 1,2V każdy.
Napięcie zmontowanego akumulatora=1,2 V × liczba zmontowanych akumulatorów
Kombinacja akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorkowych jest zwykle łączona szeregowo, a łączenie równoległe nie jest zalecane, ponieważ istnieją pewne różnice w pojedynczych akumulatorach. Na przykład różnica pojemności i pojemności prowadzi do różnicy temperatury akumulatora, a różnica temperatury akumulatora prowadzi do różnicy napięcia. , Różnica napięć powoduje, że prąd z akumulatora o wysokim napięciu rozładowania przepływa z powrotem do akumulatora o niskim napięciu rozładowania, co powoduje niespójność akumulatorów równoległych, co skutkuje niebezpiecznym użytkowaniem akumulatora.
Napięcie akumulatora obejmuje napięcie ładowania, napięcie obwodu otwartego, napięcie obwodu zamkniętego, napięcie rozładowania, napięcie robocze, napięcie platformy, napięcie standardowe i napięcie końcowe.
Napięcie nominalne: bateria niklowo-wodorkowa 1,2V/szt., bateria kadmowo-niklowa 1,2V/szt., bateria cynkowo-manganowa 1,5V/szt.
Akumulator kwasowo-ołowiowy 2,0 V/szt. Akumulator litowo-jonowy 3,6 V/szt.
Napięcie ładowania: Maksymalna wartość napięcia ładowania akumulatora podczas procesu ładowania akumulatora. Napięcie akumulatora zmienia się wraz z prądem ładowania. Im wyższy prąd ładowania, tym wyższe napięcie ładowania i na odwrót.
Napięcie odcięcia: Napięcie, przy którym akumulator rozładowuje się do czasu odcięcia rozładowania, który zmienia się wraz z prądem rozładowania.
lubić:
Szybkość rozładowania
Koniec napięcia rozładowania
Wyładowanie 0,2 C5A
1,0 V/tylko
1 wyładowanie C5A
0,9 V/tylko
Wyładowanie 5 C5A
0,8 V/tylko
10 wyładowanie C5A
0,7 V/szt.
1.4.3 Samorozładowanie (samorozładowanie)
Akumulatory kadmowo-niklowe i niklowo-wodorkowe uwalniają swoją pojemność w akumulatorach bez zewnętrznego rozładowania prądu.
Test oceny samorozładowania: Akumulator jest ładowany stałym prądem 0,1C5A przez 14-16 godzin, a po pozostawieniu go otwartym przez 28 dni i nocy rozładowywany jest stałym prądem 0,2C5A do napięcia końcowego 1,0V, oraz aby się zakwalifikować, czas rozładowania musi wynosić ≥3 godziny.
1.4.4 Cykl życia
Zgodnie z metodą testowania cyklu życia podaną w normie krajowej GB / T 15100-94, żywotność akumulatora Ni-MH powinna wynosić ≥500 razy; cykl oznacza (ładowanie i rozładowanie) raz, to znaczy raz naładuj i raz rozładuj. Żywotność kończy się, gdy pojemność rozładowania jest mniejsza niż 60% pojemności znamionowej.
Ocena żywotności baterii zgodnie z normami IEC i normami krajowymi zajmuje dużo czasu. Z tego powodu producenci produkujący akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorowe oraz stosujący akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorowe stosują obecnie metody testowania przyspieszonego cyklu życia; Zgodnie z metodą testowania akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorkowych wydaną przez China Battery Industry Association w 2000 roku: ładowanie prądem stałym 1C5A przez 72 minuty, 15 do 30 minut w stanie wstrzymania, wyładowanie prądem stałym 1C5A 1,0 V/szt. jest cyklem, a cykl życia wymaga 300 razy; Wymagane jest, aby żywotność dobiegła końca, gdy pojemność rozładowania jest mniejsza niż 60% pojemności znamionowej.
1.4.5 Rezystancja wewnętrzna akumulatora (mΩ) (rezystancja wewnętrzna)
Wewnętrzna rezystancja akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorkowych jest spowodowana głównie polaryzacją elektrochemiczną, polaryzacją stężeniową i polaryzacją omową akumulatora. Wskaźnik ten zależy głównie od ilości elektrolitu, elektrolitu, membrany oraz płyt dodatnich i ujemnych. , Akcesoria i inne powiązane, ten sam model, ta sama pojemność akumulatora, wartość rezystancji wewnętrznej jest duża, co wskazuje, że wydajność elektryczna akumulatora' jest słaba; wręcz przeciwnie, wartość rezystancji wewnętrznej jest niewielka, co wskazuje, że sprawność elektryczna akumulatora' jest dobra.
Test rezystancji wewnętrznej: Akumulator jest ładowany stałym prądem 0,1C5A przez 14-16 godzin, a następnie pozostawiany na 60 minut w celu przetestowania.
AA1200mAh—AA1800mAh bateria ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh bateria ≤40mΩ
Wydajność akumulatora obejmuje również: wydajność w wysokiej temperaturze, wydajność w niskich temperaturach, wydajność przeładowania, zdolność ładowania stałym napięciem, zdolność do ładowania, odporność na wstrząsy i wibracje itp. Oprócz powyższych testów wydajności, przeprowadzane są testy wydajności elektrycznej akumulatora w warunkach otoczenia 20±5°C i wilgotności względnej 65±20%.
Uwaga: O ile nie określono inaczej, wszystkie testy wydajności elektrycznej akumulatora podlegają testom w ciągu jednego miesiąca, opłaconego klientowi przez fabrykę.
2 Krajowe normy dotyczące akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-wodorowych
2,1 GB/T15100—94
Norma zawiera normy testowe dla cylindrycznych akumulatorów niklowo-wodorowych; jest podzielony na wysoką, średnią, niską i ultraszybką wydajność rozładowania.
2,2 GB/T11013—1996
Norma ta zawiera normy techniczne i metody badań cylindrycznych akumulatorów niklowo-kadmowych.
2,3 GB/T15100—2004
Norma zawiera normy testowe dla cylindrycznych akumulatorów niklowo-wodorowych; jest podzielony na wysoką, średnią, niską i ultraszybką wydajność rozładowania. Zmień tradycyjną metodę wyrażania szybkości ładowania i rozładowania z wielokrotności pojemności znamionowej na wielokrotność prądu.
2,4 GB/T15100—2005
Norma obejmuje standardy testowania cylindrycznych akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych, małych baterii kwadratowych i baterii guzikowych, a także dodaje test szybkiego ładowania prądem stałym 1,0C5A.
2.5 Norma IEC dla akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-wodorowych
IEC61951-2: 2003 Norma ta zawiera różne standardy testów niezawodności i bezpieczeństwa dla cylindrycznych baterii niklowo-wodorkowych oraz różne standardy techniczne dla baterii.
IEC61951-1: 2003 Norma ta zawiera różne standardy testów niezawodności i bezpieczeństwa dla cylindrycznych, małych kwadratowych baterii niklowo-kadmowych typu guzikowego oraz normy techniczne dla różnych baterii.
3 Obszary zastosowania akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorowych oraz wymagania powiązanych branż wspierających
3.1 Baterie niklowo-kadmowe i niklowo-wodorkowe mogą być szeroko stosowane w elektronarzędziach, oświetleniu awaryjnym (w tym lampach trawnikowych, lampach słonecznych), zabawkach elektrycznych (modele samolotów), maszynkach do golenia, telefonach bezprzewodowych, rowerach elektrycznych, aparatach cyfrowych, krótkofalówkach. talkie, instrumenty i mierniki, komunikacja, sprzęt AGD, odpylacze, MP3, radia itp.
3.2 Narzędzia elektryczne (typ SC)
Główne wymagania przemysłu elektronarzędziowego dla akumulatorów kadmowo-niklowych i niklowo-wodorkowych typu SC:
Ładuj prądem stałym 1C5A przez 72 minuty, odłóż na bok na 15-30 minut
10C5A-15C5A stały prąd rozładowania do napięcia końcowego 0,7 V/szt
Czas rozładowania ≥ 4 minuty lub 3,5 minuty
Ciągle cykl 10 razy, nie mniej niż wymagany czas rozładowania
W ciągu 2 minut od czasu rozładowania napięcie akumulatora nie jest mniejsze niż 1,0 V/szt.
Baterie do elektronarzędzi i pojedyncze baterie muszą być pakowane w papierowe rękawy typu kraft.
3.3 Branża opraw oświetlenia awaryjnego (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA itp.) Oprawy oświetlenia awaryjnego są zgodne z wymaganiami branżowymi i normami krajowymi. Gdy w przemyśle ogólnie stosuje się akumulatory, stosuje się stałe ograniczanie napięcia i prądu. Naładuj akumulatory kadmowo-niklowe i niklowo-wodorkowe, ustaw napięcie ładowania na 1,43-1,45 V/szt., a czas ładowania wynosi 24 godziny.
