Nabíjecí nikl-kadmiové a nikl-vodíkové baterie a úvod do aplikace
1 Krátké představení dobíjecích nikl-kadmiových (Cd-Ni) a Ni-MH dobíjecích baterií
1.1 Nabíjecí baterie a primární článek
(1) Dobíjecí baterie označuje baterii, kterou lze opakovaně nabíjet a vybíjet, známou také jako sekundární baterie nebo akumulátor.
Běžně používané dobíjecí baterie jsou: nikl-kadmiové baterie, nikl-metal hydridové baterie, olověné baterie, lithium-iontové baterie, zinko-niklové baterie, železo-niklové baterie a další řady baterií.
(2) Primární baterie jsou suché baterie, známé také jako primární baterie. Běžně používané baterie jsou: zinko-manganové baterie, zinko-stříbrné baterie, alkalické zinko-manganové baterie, primární zinko-niklové baterie a další řady baterií.
1.2 Nabíjecí nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové baterie: (metal hydrido-niklová baterie Ni-MH baterie)
Složení baterie: baterie se skládá z elektrod (Electrode), elektrolytu (Electrolyte), membrány (Saparator) a vnějšího pláště (Outer shell).
Jmenovitě: katoda (Katoda) používá hydroxid niklu a kobalt, anoda (Anoda) používá prášek slitiny vodíku, elektrolyt používá hydroxid draselný, membrána používá nylonovou tkaninu a vnější plášť je vyroben z poniklované oceli. Záporná elektroda kadmio-niklové baterie je oxid kademnatý, elektrolytická houba kadmium a zbytek je stejný jako nikl-vodíková baterie.
1.3 Klasifikace dobíjecích nikl-kadmiových a nikl-metal hydridových baterií
(1) Dobíjecí nikl-metal hydridové baterie jsou klasifikovány podle jejich štítků: slinuté nikl-kadmiové baterie, nikl-metal hydridové baterie, pěnové nikl-kadmiové baterie a nikl-metal hydridové baterie.
Slinuté nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové baterie: Desky jsou vyráběny slinováním a výrobní proces je složitý, s vysokou rychlostí, ultra-vysokou rychlostí vybíjení, dobrým výkonem při vysokých a nízkých teplotách, ale s vysokými náklady. Široce používané v letectví, armádě atd.
Pěnové nikl-kadmiové a nikl-metal hydridové baterie: Vyrábějí se s použitím pěnového niklu s vysokou porézností jako matrice a plněné aktivními materiály. Výrobní proces je jednoduchý, kapacita baterie je vysoká a náklady jsou nízké. Je široce používán v elektrickém nářadí, požárním nouzovém osvětlení, domácích spotřebičích a mnoha dalších civilních oborech.
(2) Klasifikace tvaru baterie: válcový, čtvercový, knoflíkový atd.;
(3) Klasifikace podle rychlosti vybíjení baterie: typ se střední rychlostí, typ s vysokou rychlostí, typ se super vysokou rychlostí atd.
1.4 Hlavní technické vlastnosti kadmium-niklových a nikl-metal hydridových baterií
1.4.1 Kapacita Ni-Cd a Ni-MH baterií (kapacita)
Jmenovitá kapacita označuje minimální kapacitu, kterou by baterie měla uvolnit za určitých podmínek, jak je uvedeno v ochranné známce výrobce'
Podle definice: kapacita=čas×aktuální………………………………①
Jmenovitě: kapacita nabíjení=doba nabíjení × nabíjecí proud…………②
Kapacita vybíjení=doba vybíjení × vybíjecí proud……③
Ve výše uvedených vzorcích ①, ② a ③ je kapacita reprezentována C a jednotkou je ampérhodina (Ah) nebo miliampérhodina (mAh); doba nabíjení a vybíjení je reprezentována h a jednotkou je hodina; nabíjecí a vybíjecí proud je vyjádřen v ampérech (A) nebo milisekundách v ampérech (mA).
Jmenovitá kapacita nikl-kadmiových a nikl-metal hydridových baterií se vztahuje na kapacitu vybíjenou rychlostí 5 hodin, vyjádřenou v C5.
Například: Vyhodnocení jmenovité kapacity nikl-kadmiových a nikl-metalhydridových baterií: nabíjejte konstantním proudem 0,1 C5A po dobu 14 až 16 hodin (nabíjecí kapacita se obecně počítá jako 120 % jmenovité kapacity), odložte stranou po dobu 15 až 30 minut a poté použijte konstantní proud 0,2C5A Výboj na konečné napětí 1,0V/kapacitu.
Příklad: AA1500mAh Ni-MH baterie, nabitá 0,5C5A,
Nabíjecí proud=0,5×1500=750mA
Kapacita nabíjení=1 500 mAh × 120 % (tj. 1,2krát)=1 800 mAh
Nabíjecí kapacita (mAh) 1800mAh
Doba nabíjení (h) ===2,4h nebo 144min
Vybíjecí kapacita (mAh) 750mA
Násobící rychlost: označuje velikost nabíjecího a vybíjecího proudu, vyjádřenou v násobcích jmenovité kapacity.
Například: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Současné nové normy IEC a GB/T 15100 se mění na ItA, což znamená, že ItA je ekvivalentní C5A.
Baterie Ni-MH AA1500mAh se nabíjí konstantním proudem 0,5C5A a nabíjecí proud je 750mAh. 0,5C5A je běžně známé jako zvětšení 0,5.
1.4.2 Napětí Ni-Cd a Ni-MH baterií
Normální napětí nikl-kadmiových a nikl-metal hydridových baterií je 1,2 V pro každou.
Napětí sestavené baterie=1,2V × počet sestavených baterií
Kombinace kadmium-niklových a nikl-metal hydridových baterií se obecně kombinuje v sérii a paralelní kombinace se nedoporučuje, protože mezi jednotlivými bateriemi existují určité rozdíly. Například rozdíl v kapacitě a kapacitě vede k rozdílu v teplotě baterie a rozdíl v teplotě baterie vede k rozdílu v napětí. , Rozdíl napětí způsobuje, že proud baterie s vysokým vybíjecím napětím teče zpět do baterie s nízkým vybíjecím napětím, což způsobuje nekonzistentní paralelní baterie, což má za následek nebezpečné použití sady baterií.
Napětí baterie zahrnuje nabíjecí napětí, napětí naprázdno, napětí uzavřeného okruhu, vybíjecí napětí, pracovní napětí, napětí platformy, standardní napětí a ukončovací napětí.
Jmenovité napětí: nikl-vodíková baterie 1,2V/ks, kadmium-niklová baterie 1,2V/ks, zinko-manganová baterie 1,5V/ks
Olověný akumulátor 2,0 V/ks Li-ion akumulátor 3,6 V/ks
Nabíjecí napětí: Maximální hodnota nabíjecího napětí baterie během procesu nabíjení baterie. Napětí baterie se mění s nabíjecím proudem. Čím vyšší je nabíjecí proud, tím vyšší je nabíjecí napětí a naopak.
Cut off voltage: Napětí, při kterém se baterie vybíjí do doby přerušení vybíjení, která se mění s vybíjecím proudem.
jako:
Míra vybíjení
Konec vybíjecího napětí
0,2 C5A výboj
1,0 V/pouze
1 výboj C5A
0,9 V/pouze
5 C5A výboj
0,8 V/pouze
10 C5A výboj
0,7 V/ks
1.4.3 Samovybíjení (samovybíjení)
Kadmium-niklové a nikl-metalhydridové baterie uvolňují svou vlastní kapacitu v dobíjecích bateriích bez vybíjení vnějšího proudu.
Test samovybíjení: Baterie se nabíjí konstantním proudem 0,1C5A po dobu 14 až 16 hodin a po ponechání otevřené 28 dní a nocí se vybije konstantním proudem 0,2C5A na koncové napětí 1,0 V a doba vybití musí být ≥3 hodiny, aby se kvalifikoval.
1.4.4 Životnost cyklu
Podle testovací metody životnosti cyklu uvedené v národní normě GB/T 15100-94 by měla být životnost baterie Ni-MH ≥500krát; cyklus znamená (nabíjení a vybíjení) jednou, tedy jednou nabití a jednou vybití. Životnost končí, když je vybíjecí kapacita nižší než 60 % jmenovité kapacity.
Vyhodnocení životnosti baterií v souladu s normami IEC a národními normami trvá dlouho. Z tohoto důvodu výrobci, kteří vyrábějí nikl-kadmiové a nikl-vodíkové baterie a ti, kteří používají nikl-kadmiové a nikl-vodíkové baterie, v současné době používají metody testování životnosti zrychleného cyklu; Podle zkušební metody kadmium-niklových a nikl-metalhydridových baterií vydané Čínskou asociací pro baterie v roce 2000: nabíjení konstantním proudem 1C5A po dobu 72 minut, 15 až 30 minut při držení, vybíjení konstantním proudem 1C5A 1,0V/kus, je cyklus a životnost cyklu vyžaduje 300krát; Je požadováno, že když je vybíjecí kapacita nižší než 60 % jmenovité kapacity, životnost skončí.
1.4.5 Vnitřní odpor baterie (mΩ) (vnitřní odpor)
Vnitřní odpor kadmium-niklových a nikl-metal hydridových baterií je způsoben především elektrochemickou polarizací, koncentrační polarizací a ohmickou polarizací baterie. Tento indikátor závisí hlavně na množství elektrolytu a elektrolytu, membráně a kladných a záporných deskách. , Příslušenství a další související, stejný model, stejná kapacita baterie, hodnota vnitřního odporu je velká, což naznačuje, že elektrický výkon baterie' je špatný; naopak, hodnota vnitřního odporu je malá, což naznačuje, že elektrický výkon baterie' je dobrý.
Test vnitřního odporu: Baterie se nabíjí konstantním proudem 0,1C5A po dobu 14 až 16 hodin a poté se nechá 60 minut otestovat.
Baterie AA1200mAh—AA1800mAh ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh baterie ≤40mΩ
Výkon baterie také zahrnuje: výkon při vysokých teplotách, výkon při nízkých teplotách, výkon při přebíjení, schopnost nabíjení konstantním napětím, schopnost přijímat nabíjení, výkon při nárazech a vibracích atd. Kromě výše uvedených výkonových testů se provádějí testy elektrického výkonu baterie za podmínek prostředí 20±5°C a relativní vlhkosti 65±20%.
Poznámka: Pokud není uvedeno jinak, všechny testy elektrického výkonu baterie podléhají testům do jednoho měsíce, které platí zákazníkovi továrna.
2 Národní normy pro nikl-kadmiové a nikl-vodíkové baterie
2,1 GB/T15100–94
Norma zahrnuje zkušební normy pro válcové nikl-vodíkové baterie; dělí se na výkon s vysokou rychlostí, střední rychlostí, nízkou rychlostí a velmi vysokou rychlostí vybíjení.
2,2 GB/T11013—1996
Tato norma obsahuje technické normy a zkušební metody pro válcové nikl-kadmiové baterie.
2,3 GB/T15100—2004
Norma zahrnuje zkušební normy pro válcové nikl-vodíkové baterie; dělí se na výkon s vysokou rychlostí, střední rychlostí, nízkou rychlostí a velmi vysokou rychlostí vybíjení. Změňte tradiční způsob vyjádření rychlosti nabíjení a vybíjení z násobku jmenovité kapacity na násobek proudu.
2,4 GB/T15100—2005
Norma zahrnuje testovací standardy pro válcové nikl-metal hydridové baterie, malé čtvercové baterie a knoflíkové baterie a přidává test rychlého nabíjení 1,0C5A konstantním proudem.
2.5 Norma IEC pro nikl-kadmiové a nikl-vodíkové baterie
IEC61951-2: 2003 Tato norma obsahuje různé zkušební normy spolehlivosti a bezpečnosti pro válcové nikl-metal hydridové baterie a různé technické normy pro baterie.
IEC61951-1: 2003 Tato norma obsahuje různé zkušební normy spolehlivosti a bezpečnosti pro válcové, malé čtvercové, knoflíkové nikl-kadmiové baterie a technické normy pro různé baterie.
3 Oblasti použití kadmium-niklových a nikl-vodíkových baterií a požadavky souvisejících podpůrných odvětví
3.1 Nikl-kadmiové a nikl-metalhydridové baterie mohou být široce používány v elektrickém nářadí, nouzovém požárním osvětlení (včetně osvětlení trávníku, solárních světel), elektrických hračkách (modely letadel), holicích strojcích, bezdrátových telefonech, elektrických jízdních kolech, digitálních fotoaparátech, vysílačkách. reproduktory, přístroje a měřiče, komunikace, domácí spotřebiče, lapače prachu, MP3, rádia atd.
3.2 Elektrické nářadí (typ SC)
Hlavní požadavky průmyslu elektrického nářadí na kadmium-niklové a nikl-vodíkové baterie typu SC:
Nabíjejte konstantním proudem 1C5A po dobu 72 minut, odložte na 15-30 minut
10C5A-15C5A konstantní proudový výboj do koncového napětí 0,7V/ks
Doba vybíjení ≥ 4 minuty nebo 3,5 minuty
Nepřetržitě cyklujte 10krát, ne méně než je požadovaná doba vybíjení
Do 2 minut od doby vybití není napětí baterie menší než 1,0 V/ks
Baterie pro elektrické nářadí a jednotlivé baterie musí být zabaleny v kraftových papírových obalech.
3.3 Průmyslová nouzová svítidla (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA atd.) Svítidla nouzového osvětlení jsou v souladu s průmyslovými požadavky a národními normami. Když průmysl obecně používá baterie, používá se omezení konstantního napětí a proudu. Nabijte kadmium-niklové a nikl-metal hydridové baterie, nastavte nabíjecí napětí na 1,43-1,45 V/ks a doba nabíjení je 24 hodin.
