Железо-никелевый аккумулятор — цена, поделки и конструкция-battery-knowledge

• Лучший литиевый аккумулятор 18650

• Цилиндрическая литий-ионная батарея

• Лучшее руководство по литиево-ионной батарее

• Лучшее руководство по LiPo батареям

• Лучшее руководство по батарее Lifepo4

• Руководство по литиевой батарее 12 В

• Литий-ионный аккумулятор 48 В

• Подключение литиевых батарей параллельно и последовательно

• Лучшая литий-ионная батарея 26650

Jun 01, 2022   Вид страницы：158

С годами мир аккумуляторов стремительно растет. Сегодня существует так много видов, что выбрать правильный может быть немного сложно.

Все сводится к знанию ваших вариантов. Какой аккумулятор лучше всего подходит для вашего приложения?

Существуют разные типы батарей, в зависимости от того, что они держат внутри. Сегодня одним из не очень распространенных типов является железо-никелевый (Ni-Fe) аккумулятор.

В этом руководстве мы будем обсуждать эти батареи. Мы поговорим о его цене, DIY и конструкции.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4-40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Что такое железо-никелевый аккумулятор?

Прежде чем идти далеко, хорошо бы начать с основ. Понимание того, что такое батареи NiFe, имеет решающее значение для понимания этой темы.

Железо-никелевая батарея, также известная как батарея Эдисона, представляет собой перезаряжаемую батарею, содержащую оксид-гидрид никеля (III) в положительных пластинах и железо в отрицательных. Электролит изготовлен из гидроксида калия.

Аккумулятор также поставляется с никелированными стальными трубками, в которых находится активный материал. Эту деталь также можно сделать из перфорированных карманов.

Ni-Fe — один из самых прочных аккумуляторов на рынке. Они имеют большую устойчивость к злоупотреблениям, таким как перезарядка, чрезмерная разрядка и короткое замыкание. Эти батареи обеспечивают очень долгий срок службы даже при грубом обращении.

Ni-Fe аккумуляторы могут быть не так популярны из-за их специфического использования, но они предлагают отличный сервис. Ни один другой тип батареи не может прослужить более 20 лет. Ni-Fe может сделать это.

Эти батареи отличаются низкой удельной энергией, плохим сохранением заряда и высокой стоимостью производства. И именно поэтому другие перезаряжаемые батареи обогнали их.

Кроме того, Ni-Fe аккумуляторы используются далеко не во всех устройствах. Сегодня вы найдете батареи во многих железнодорожных транспортных средствах, особенно в Лондоне и Нью-Йорке.

Эта технология остается популярной в автономных приложениях. Здесь ежедневная зарядка не проблема, что делает их идеальным выбором.

Вы не найдете Ni-Fe батареи для своих повседневных портативных устройств. Это самая большая разница с точки зрения популярности.

В настоящее время проводится исследование этих батарей для использования в качестве комбинированных батарей. Это также включает электролиз для производства водорода в автомобилях на топливных элементах и для хранения.

Низкотемпературныйпрочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Железо-никелевый аккумулятор Цена

Железо-никелевые аккумуляторы имеют ряд преимуществ. Одним из них является способность выживать при частой езде на велосипеде. Они имеют низкую растворимость реагентов в электролите.

Кроме того, аккумуляторы имеют самый длительный срок службы. Срок службы большинства распространенных аккумуляторных батарей составляет менее пяти лет. Но когда дело доходит до Ni-Fe, вам уже более 20 лет.

К сожалению, у них больше недостатков, чем достоинств. И это одна из причин, почему они не так популярны.

Первоначальная стоимость этих аккумуляторов на 30 % выше, чем у любого высококлассного свинцово-кислотного аккумулятора того же размера и функции. Это также стоит намного больше, чем литий-ионные батареи.

Почему эти аккумуляторы такие дорогие?

Ni-Fes — это прочные батареи, которые могут противостоять неправильному обращению и служат дольше, чем другие обычные батареи. Следовательно, они в основном используются в ситуациях резервного копирования.

Аккумуляторы можно заряжать непрерывно, и они прослужат более 20 лет. Он также может оставаться разряженным в течение длительного времени без каких-либо повреждений.

Эти батареи могут выдерживать многократные циклы, что делает их идеальными для определенных ситуаций. Вы найдете их очень применимыми в областях, где злоупотребления неизбежны.

Но почему они такие дорогие? Мы ответим на этот вопрос здесь.

Экономия за счет масштаба играет важную роль в производстве этих батарей. И это одна из основных причин, почему они стоят так дорого.

Только несколько стран, включая Китай и Австралию, производят аккумуляторы Ni-Fe. Некоторые страны даже запретили их использование, что делает их еще более дорогими.

Производителей таких аккумуляторов очень мало. Экстаз — один из них. Компания купила Nickel Battery Company в 1972 году. Но в 1975 году она прекратила производство батарей из-за отсутствия постоянного рынка.

После этого было обнаружено, что простая замена электролита может восстановить потерянную энергию аккумуляторных батарей. А поскольку Ni-Fe аккумуляторы не могли хранить энергию, их производство было прекращено.

Еще одна причина, по которой производители стараются избегать его, — его долгий срок службы. Проходят годы, прежде чем потребуется замена, что плохо для бизнеса.

Объемы производства также играют важную роль в цене этих батарей. Изготовление каждой единицы обходится дороже, чем изготовление любой другой батареи.

Первоначальная стоимость изготовления батареи очень высока. И после изготовления требуется время, прежде чем потребитель потребует замены. Это сделало бы их дорогими.

Железо-никелевый аккумулятор своими руками

Материалы для изготовления Ni-Fe аккумуляторов очень дорогие. И поэтому производителей не так много.

Но можно ли сделать такую батарею своими руками? Если вы понимаете принцип работы этих батареек, то можете сделать их дома.

Никель-железные батареи используют простой электролит. Должно быть легко найти некоторые. Но материалы для положительного электрода найти непросто.

Имея это в виду, лучше не пытаться делать такую батарею. Кроме того, их размер и вес дают им более конкретное использование и потребность. У вас может не быть этого.

Конструкция железо-никелевой батареи

В элементе никель-железного аккумулятора две пластины. Это Ni(OH)4 в положительной пластине и Fe в отрицательной пластине. Электролит изготовлен из гидроксида калия (KOH). Добавление гидрата лития (LiOH) увеличивает емкость элемента.

Электролит поставляется с удельной емкостью 1,2. Контейнер также имеет никелированное железо, на котором соединены отрицательные пластины.

В этих батареях используется очень небольшое количество электролита. Таким образом, они довольно компактны.

Один элемент производит очень небольшое количество тока и напряжения. Следовательно, многие ячейки должны быть соединены последовательно и параллельно. Это увеличивает номинальный ток и напряжение батареи.

Железо-никелевые аккумуляторы сегодня не очень популярны. Неудивительно, что они стоят очень дорого. Мы надеемся, что эта статья помогла вам понять его цену и конструкцию.

• Предыдущая статья：
  Литиевая батарея iPhone – взрыв, доставка и пожар
• Следующая статья：
  Лучше всего подзаряжать аккумулятор? Введение и методы зарядки

Самые популярные категории

Индивидуальные решения

• Схема конструкции аккумулятора 11,1 В, 6600 мАч портативного сверхзвукового диагностического набора B

• Схема резервного питания 7,4 В 10 Ач медицинского инфузионного насоса

• Решения для литий-ионных аккумуляторов AGV 25,6 В, 38,4 Ач

Все о никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторах

В одной из наших статей мы раскрывали самые популярные вопросы о щелочных аккумуляторах. Никель-кадмиевые (Ni-Cd) являются самыми распространенными видами щелочных батарей. Созданы они были Вальмаром Юнгером в 1899 году.

 Сегодня разберемся подробнее в устройстве и принципе работы Ni-Cd аккумуляторов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы широко применяются в железнодорожном, морском и речном транспорте, в троллейбусах, трамваях, самолетах и вертолетах. Так что сфера применения данных аккумуляторов очень обширна. Они по-прежнему доминируют при использовании в авиации, военной технике.К сожалению, никель-кадмиевые аккумуляторы нет возможности использовать в устойствах, которые имеют потребление большой мощности.

Из плюсов Ni-Cd аккумуляторов можно отметить:

• малочувствительны к низким температурам;
• возможность быстрого заряда;
• приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации.

Из минусов, можно выделить следующее:

• высокий уровень саморазряда;
• после длительного хранения емкость восстанавливается только после 5 циклов разряда-заряда;
• для продления срока службы рекомендуется каждый раз полностью его разряжать для предотвращения «эффекта памяти».

Какова же конструкция данного аккумулятора?

Никель – кадмиевые аккумуляторы выступают трех видов: цилиндрические, призматические, таблеточные или дисковые.

Компания ООО «Курс» реализует никель-кадмиевые аккумуляторы, корпус которых изготовлен из полимерного материала. Относящегося к группе слабогорючих, по степени воспламеняемости – к трудновоспламеняемым. Положительные и отрицательные электроды размещены поочередно, а между ними расположен сепаратор.

Что влияет на заряд аккумуляторов?

Зарядку Ni-Cd аккумуляторов необходимо проводить в температурном диапазоне 0 – 40 градусов Цельсия.

Цилиндрические никель-кадмиевые аккумуляторы обычно заряжаются от 3 до 7 часов в зависимости от емкости тока.

Аккумуляторы ООО «Курс» обладают следующими свойствами:

• низкое зарядное напряжение, что обеспечивает работу в условиях заряда постоянным напряжением, в том числе при низких температурах;
• высокое сопротивление изоляции;
• отсутствие неудобного в эксплуатации резинового чехла;
• сохранение работоспособности после глубоких разрядов;
• высокие разрядные характеристики при низких температурах;
• длительная сохранность заряда;
• снижение газовыделения, сокращение доливок воды.

Какие же основные особенности эксплуатации никель-кадмиевых следует соблюдать?

Как и в любых других аккумуляторах при эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов происходят изменения, оказывающие влияние на работоспособность:

• изменение состава и объема щелочного электролита, а также его перераспределение в батарее;
• потеря активной массы электролитов;
• возникновение утечек по проводникам;
• распад органических веществ.

Из-за высокого окислительного потенциала положительного электрода на никель-кадмиевом аккумуляторе окисляются органические примеси. Увеличение давления в никель-кадмиевом аккумуляторе также оказывает пагубное влияние на состояние аккумулятора.

Еще один момент, который не стоит упускать – это водород, который скапливается при постоянной разрядке батареи до 0 вольт. У щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов имеется аварийный клапан, чтобы сбросить давление. Все эти факторы также влияют на уровень работоспособности аккумуляторов.

В заключении, хотелось бы рассказать, как происходит маркировка никель-кадмиевых аккумуляторов:

В условном обозначении аккумулятора и батареи цифры и буквы обозначают:

Цифры перед буквами – количество аккумуляторов в батарее;

К (НК) – открытый никель-кадмиевый призматический аккумулятор;

L – длительность режима разряда;

H – короткий режим разряда;

55, 125, 220, 550 – номинальная емкость аккумулятора в Ампер-часах

Р (П) – пластмассовый корпус

(У) – климатическое исполнение

Узнать больше про никель-кадмиевые аккумуляторы, ознакомится с различными видами и сделать заказ, Вы сможете у менеджеров ООО «Курс». Мы предлагаем широкий ассортимент: КН 150 Р, КН 220 Р, KL 375 P, НК – 125 П, НК – 55 Р и др.

Связаться с нами можно по бесплатному номеру 8 800 200 60 10.

Никель в батареях

Никель в батареях

• Руководство по пониманию технических характеристик батареи

• Катоды с высоким содержанием никеля — обзор

• Общая стоимость владения (TCO) для электромобилей (EV) по сравнению с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания (ICE)

Никель (Ni) уже давно широко используется в батареях, чаще всего в никель-кадмиевых (NiCd) и долговечных никель-металлгидридных (NiMH) перезаряжаемых батареях, которые вышли на первый план в 1980-е годы. Их применение в электроинструментах и ​​первых цифровых камерах раскрыло потенциал портативных устройств, изменив наши представления о том, как мы работаем и живем. В середине 1990-х годов NiMH аккумуляторы впервые стали использоваться в автомобилях Toyota Prius. Примерно в то же время появились первые коммерческие приложения для литий-ионных аккумуляторов, сначала в видеокамерах, а затем в смартфонах, ноутбуках и многих других портативных устройствах, которые мы сейчас воспринимаем как должное.

Основным преимуществом использования никеля в батареях является то, что он помогает обеспечить более высокую плотность энергии и большую емкость при меньших затратах. Дальнейшие достижения в технологии никельсодержащих аккумуляторов означают, что они будут играть все более важную роль в системах накопления энергии, помогая сделать стоимость каждого киловатта-часа аккумуляторов более конкурентоспособной. Это делает производство энергии из прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, заменяющих ископаемое топливо более жизнеспособным.

Никель в батареях обеспечивает более высокую плотность энергии и большую емкость при меньших затратах

Аккумуляторы для электромобилей

В тандеме с этой растущей долей рынка технологии аккумуляторов также развиваются, что является еще одной причиной, по которой доля никельсодержащих литий-ионных аккумуляторов в использовании будет расти. Два наиболее часто используемых типа батарей, никель-кобальт-алюминий (NCA) и никель-марганец-кобальт (NMC), содержат 80 % и 33% никеля соответственно; более новые составы NMC также приближаются к 80 % никеля. В большинстве литий-ионных аккумуляторов сейчас используется никель.

Литий-ионные аккумуляторы были включены в электромобили следующего поколения, поскольку их превосходная плотность мощности стала критически важной для движения транспортных средств на большие расстояния. Хотя электромобили (ЭМ) в настоящее время составляют относительно небольшую долю мирового автомобильного парка, их доля на рынке увеличивается и, по прогнозам, будет продолжать быстро расти в ближайшие годы. По некоторым прогнозам, к 2025 году они будут составлять более 10 % автомобилей, большинство из которых будут питаться от литий-ионных аккумуляторов, содержащих никель. Использование никеля в автомобильных батареях обеспечивает большую плотность энергии и ее хранение при меньших затратах, обеспечивая большую дальность действия транспортных средств, что в настоящее время является одним из сдерживающих факторов для внедрения электромобилей.

Никель в автомобильных аккумуляторах: увеличение запаса хода для транспортных средств

Значение никеля в технологиях аккумуляторных батарей

Электрическая батарея состоит из одного или нескольких гальванических элементов, состоящих из двух электродов — анода и катода — и электролита. Когда два электрода соединены проводником электричества, электроны могут течь от одного к другому. Когда батарея используется для подачи электроэнергии, анод вырабатывает электроны, которые при подключении к внешнему устройству через цепь будут течь и отдавать энергию.

Существует две классификации аккумуляторов. Первичные батареи одноразовые, для одноразового использования; вторичные батареи можно перезаряжать и использовать повторно. Вторичные батареи бывают нескольких разновидностей, например, свинцово-кислотные батареи, используемые в автомобилях, NiCd (никель-кадмиевые), NiMH (никель-металлогидридные) и Li-ion (литий-ионные). Никель является важным компонентом катодов многих конструкций вторичных аккумуляторов, в том числе литий-ионных, как показано в таблице ниже.

ТИП БАТАРЕИ		КАТОД	АНОД	ЭЛЕКТРОЛИТ
Щелочной	Одноразовый	Марганца диоксид (MnO 2 )	Цинк	Водно-щелочной
Свинцово-кислотный (вторичный)	Перезаряжаемый	Свинца диоксид (PbO 2 )	Свинец	Серная кислота
Никель-кадмий (NiCd) (вторичный)	Перезаряжаемый	Оксигидроксид никеля (NiOOH)	Кадмий	Гидроксид калия
Никель-металлогидрид (NiMH) (вторичный)	Перезаряжаемый		Водопоглощающий сплав
Литий-ионный (LCO) (вторичный)	Перезаряжаемый	Оксид лития-кобальта (LiCoO 2 )	На основе углерода, обычно графит
Литий-ионный (NMC) (вторичный)	Перезаряжаемый	Литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид (LiNiMnCoO 2 )		Соль лития в органическом растворителе
Литий-ионный (NCA) (вторичный)	Перезаряжаемый	Литий-никель-кобальт-алюминий (LiNiCoAlO 2 )

 

Никель

является важным компонентом катодов аккумуляторных батарей многих конструкций.

Аккумуляторы для хранения

Новая технология никельсодержащих аккумуляторов также играет роль в системах накопления энергии, связанных с возобновляемыми источниками энергии. Ветряные турбины или солнечные панели вырабатывают электроэнергию, когда есть ветер или солнце; современная аккумуляторная технология позволяет сохранять эту энергию для использования по мере необходимости.

Современная аккумуляторная технология позволяет сохранять энергию для использования по мере необходимости

Переход к системам накопления энергии во многом был обусловлен значительным ростом использования возобновляемых источников энергии, в первую очередь ветра и солнца. В США ветряная и солнечная энергия составила более половины всех новых генерирующих мощностей за последние три года. Азия и Европа также инвестируют миллиарды в возобновляемые источники энергии. Однако проблема в том, что ветер не дует и солнце не светит по требованию. Вот почему батареи используются для захвата энергии и ее высвобождения, когда это необходимо, помогая стабилизировать нашу сложную и широко распространенную инфраструктуру электроснабжения.

Экономия за счет масштаба делает литий-ионную технологию доминирующей. Это результат как долгой истории литий-ионных аккумуляторов на рынке бытовой электроники, так и недавних огромных инвестиций в производство литий-ионных аккумуляторов, большая часть которых была направлена ​​на производство электромобилей. Глобальные поставщики катодного материала для литий-ионных аккумуляторов увеличивают производственные мощности по производству никель-марганцево-кобальтового сплава (NMC) с типичным соотношением 33% для каждого элемента.

Утилизация аккумуляторов

Учитывая, что использование никельсодержащих литий-ионных аккумуляторов, по прогнозам, будет расти в геометрической прогрессии, мощности по сбору и переработке отработанных аккумуляторов будут расти соответственно. Нормативные требования в отношении ответственности по окончании срока службы, а также безопасного обращения с литий-ионными батареями и их транспортировки увеличат потребность в проверенных технологиях переработки. Хотя такие процессы уже существуют и могут быть расширены для удовлетворения спроса, инновационные компании по всему миру изучают эффективные и экономически выгодные методы удовлетворения любого будущего роста спроса.

Эффективная переработка литий-ионных аккумуляторов важна по экологическим причинам из-за их токсичности и безопасности; правильное обращение с батареями и их транспортировка имеют важное значение. Помимо экологических аспектов, ключевым экономическим фактором переработки литий-ионных аккумуляторов являются ценные металлы и их соединения, которые можно восстановить. Сюда, конечно же, входит никель, содержащийся в катодах и анодах, который можно использовать для новых аккумуляторов. Процесс переработки аккумуляторов, который можно было бы лучше описать как процесс восстановления ресурса аккумулятора, может быть пирометаллургическим или гидрометаллургическим, или их комбинацией.
Все более широкое использование в автомобильной промышленности приведет к быстрому развитию мировой индустрии литий-ионных аккумуляторов. Учитывая, что в настоящее время на автомобильные аккумуляторы распространяется гарантия от пяти до восьми лет, утилизация по окончании срока службы станет крупным бизнесом в не столь отдаленном будущем. Кроме того, растущий объем батарей, доступных для переработки в среднесрочной перспективе, вознаградит инвестиции в новые предприятия по переработке и технологические исследования, которые повысят эффективность восстановления материалов и снизят затраты, способствуя экономике замкнутого цикла.

«Беседы о батареях с Парри»: информативные и образовательные беседы с известными учеными и отраслевыми исследователями, ведущими мировые исследования никеля в области накопления энергии и не только.

Батарейный чат с Парри №1: профессор Арумугам Мантирам

Профессор Арумугам Мантирам, известный профессор Техасского университета в Остине, внес свой вклад. ..

Узнать больше

Батарейный чат с Парри #2: профессор Фэн Линь

Доктор Фэн Линь — доцент химического факультета Технологического института Вирджинии. В этой батарее…

Узнать больше

Разговор о батарее с Парри #3: Доктор Илиас Белхаруак

Доктор Илиас Белхаруак — руководитель отдела электрификации и хранения энергии в Окриджской национальной лаборатории…

Узнать больше

Батарейный чат с Парри #4: Профессор Стефано Пассерини

Профессор Стефано Пассерини — директор Института Гельмгольца в Ульме. В этом Battery Chat он…

Узнать больше

Подробнее в нашем блоге Chronickels:

Конкурентные технологии для литий-ионных аккумуляторов с высоким содержанием никеля – плюсы и минусы

Ожидается, что рынок электромобилей будет самым крупным и доминирующим рынком литий…

Узнать больше

Битва аккумуляторов: цена против производительности

Последние три месяца были беспрецедентными. Но среди хаоса и несмотря на падение глобального G…

Узнать больше

Монокристаллические никельсодержащие катоды — Беседа с профессором Джеффом Даном

Профессор Джефф Дан, факультет физики и атмосферных наук, Университет Далхаузи, Северная. ..

Узнать больше

Безопасность электромобилей: проблемы и соображения

По мере того, как электромобили (ЭМ) превращаются из нишевых в массовые, и границы между ЭМ и их …

Узнать больше

Никель вносит жизненно важный вклад в литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, на которых основана большая часть революции электромобилей.

Вернуться к началу

Спросите у экспертов

Мы ценим вашу конфиденциальность

Файлы cookie используются для того, чтобы мы могли анонимно анализировать использование нашего веб-сайта и количество посетителей с помощью службы Google Analytics. С политикой конфиденциальности Google Analytics можно ознакомиться здесь. Мы не храним и не отслеживаем какие-либо идентифицирующие пользователя данные о вашем посещении. Вы можете отозвать свое согласие на использование файлов cookie в любое время на странице нашей Политики конфиденциальности.

Я принимаю файлы cookie

я отказываюсь от куки

BU-203: Аккумуляторы на основе никеля — Университет аккумуляторов

В течение 50 лет в портативных устройствах использовались почти исключительно никель-кадмиевые (NiCd). Это породило большое количество данных, но в 1990-х годах никель-металлогидрид (NiMH) взял на себя господство, чтобы решить проблему токсичности надежного в остальном NiCd. Многие характеристики NiCd были перенесены в лагерь NiMH, предлагая квазизамену, поскольку эти две системы похожи. Из-за экологических норм использование NiCd сегодня ограничено специальными приложениями.

Никель-кадмиевая (NiCd)

Изобретенная Вальдемаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевая батарея имела ряд преимуществ перед свинцово-кислотной, тогда единственной перезаряжаемой батареей; однако материалы для NiCd были дорогими. Разработка шла медленно, но в 1932 году были достигнуты успехи в осаждении активных материалов внутри пористого никелированного электрода. Дальнейшие улучшения произошли в 1947 году за счет поглощения газов, образующихся во время зарядки, что привело к созданию современной герметичной никель-кадмиевой батареи. 9№ 0014

В течение многих лет NiCd был предпочтительным выбором аккумуляторов для раций, оборудования скорой медицинской помощи, профессиональных видеокамер и электроинструментов. В конце 1980-х сверхвысокая емкость NiCd потрясла мир, ее емкость была на 60 процентов выше, чем у стандартного NiCd. Этого удалось добиться за счет упаковки большего количества активного материала в ячейку, но выигрыш был омрачен более высоким внутренним сопротивлением и уменьшенным количеством циклов.

Стандартные никель-кадмиевые аккумуляторы остаются одними из самых прочных и неприхотливых аккумуляторов, и авиационная отрасль остается верной этой системе, но для увеличения срока службы им требуется надлежащий уход. NiCd, а частично и NiMH, обладают эффектом памяти, который вызывает потерю емкости, если не проводить периодический полный цикл разрядки. Батарея, по-видимому, запоминает предыдущую подаваемую энергию, и после того, как установлен режим, она не хочет отдавать больше. (См. BU-807: Как восстановить батареи на основе никеля)

По данным RWTH, Ахен, Германия (2018 г.), стоимость NiCd составляет около 400 долларов США за кВтч ^[1] . В таблице 1 перечислены преимущества и ограничения стандартного NiCd.

Преимущества

Надежность, большое количество циклов при надлежащем обслуживании Единственный аккумулятор, который можно сверхбыстро заряжать с минимальными нагрузками Хорошая производительность; прощает злоупотребления Длительный срок хранения; можно хранить в разряженном состоянии, перед использованием необходимо заправить Простое хранение и транспортировка; не подлежит нормативному контролю Хорошие характеристики при низких температурах Недорогой; NiCd имеет самую низкую стоимость цикла Доступен в широком диапазоне типоразмеров и вариантов производительности

Ограничения

Относительно низкая удельная энергия по сравнению с более новыми системами 5 Ограничения нуждается в периодической полной разрядке и может быть омоложен Кадмий является токсичным металлом. Нельзя утилизировать на свалках Высокий саморазряд; требуется перезарядка после хранения Низкое напряжение элемента 1,20 В требует много элементов для достижения высокого напряжения

Таблица 1: Преимущества и ограничения NiCd аккумуляторов.

Никель-металлогидрид (NiMH)

Исследования никель-металлгидрида начались в 1967 году; однако нестабильность с металлогидридом привела к развитию никель-водорода (NiH). Новые гидридные сплавы, открытые в XIX в.80-е годы в конечном итоге улучшили вопросы стабильности, и сегодня NiMH обеспечивает на 40 процентов более высокую удельную энергию, чем стандартный NiCd

Никель-металлогидрид не лишен недостатков. Аккумулятор более тонкий и его сложнее заряжать, чем NiCd. Имея 20-процентный саморазряд в течение первых 24 часов после зарядки и 10 процентов в месяц после этого, NiMH является одним из самых высоких показателей в своем классе. Модификация гидридных материалов снижает саморазряд и коррозию сплава, но снижает удельную энергию. Аккумуляторы для электропривода используют эту модификацию для достижения необходимой прочности и длительного срока службы.

Потребительское применение

NiMH стал одним из самых доступных аккумуляторов для потребительского использования. Производители аккумуляторов, такие как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac, осознали потребность в долговечных и недорогих перезаряжаемых аккумуляторах и предлагают NiMH в размерах AA, AAA и других. Производители батарей хотят переманить покупателей с одноразовых щелочных батарей на перезаряжаемые.

Аккумулятор NiMH для потребительского рынка — альтернатива вышедшим из строя многоразовым щелочным, появившимся в 1990-е. Ограниченный срок службы и плохие нагрузочные характеристики помешали его успеху.

В таблице 2 сравниваются удельная энергия, напряжение, саморазряд и время работы безрецептурных аккумуляторов. Доступные в размерах AA, AAA и других, эти элементы могут использоваться в портативных устройствах, разработанных для этих норм. Несмотря на то, что напряжения на элементах могут различаться, напряжения в конце разряда являются общими и обычно составляют 1 В на элемент. Портативные устройства обладают некоторой гибкостью в отношении диапазона напряжения. Важно не смешивать элементы и всегда использовать в держателе батареи одного и того же типа. Соображения безопасности и несовместимость напряжения препятствуют продаже большинства литий-ионных аккумуляторов форматов AA и AAA.

0

95%

.0041

Battery Type	Capacity AA Cell	Voltage	Self-discharge Capacity after 1 Year Storage	Runtime Estimated Photos on Digital Camera
NiMH	2700 мАч, перезаряжаемый	1,2 В	50%	600 выстрелов	39 90*4039 Enoopel0241	2500 мАч, перезарядка	1,2 В	85%	500 выстрелов
Обычный щелх 100 выстрелов
По многонализованному щелочке	2000 мАч, нижняя на последующую пополнение	1,4 В	95%	100.
2,500–3,400 мАч, нерезарная	1,5 В	Очень низкий — 10 -летний срок годности	690 выстрел

Таблица 2: Сравнение Alkaline, Alkaline Alkaline Alkaline Alkaline Alkaline Alkaline, Alkaline Alkaline, Alkaline, Alkaline Alkaline, Alkaline Al является торговой маркой Panasonic (2013 г.), основанной на NiMH.
** Максимальный саморазряд сразу после зарядки, а затем снижается.

Высокий уровень саморазряда постоянно беспокоит потребителей, использующих перезаряжаемые аккумуляторы, а NiMH ведет себя как прохудившаяся баскетбольная или велосипедная шина. Фонарик или портативное развлекательное устройство с NiMH аккумулятором разряжается, если его убрать всего на несколько недель. Необходимость перезаряжать устройство перед каждым использованием не устраивает многих потребителей, особенно для фонариков, которые находятся в режиме ожидания на случай случайного отключения электроэнергии; щелочные держат заряд 10 лет.

В Eneloop NiMH от Panasonic и Sanyo саморазряд уменьшен в шесть раз. Это означает, что вы можете хранить заряженную батарею в шесть раз дольше, чем обычную NiMH, прежде чем потребуется перезарядка. Недостатком Eneloop по сравнению с обычными NiMH является немного меньшая удельная энергия.

В таблице 3 приведены преимущества и ограничения промышленных NiMH. В таблицу не включены Eneloop и другие потребительские бренды.

Преимущества	Емкость на 30–40% выше, чем у стандартного NiCd Меньше памяти, чем у NiCd, может восстанавливаться Простота хранения и транспортировки; не подлежит регулирующему контролю Экологически чистый; содержит только слабые токсины Содержание никеля делает переработку выгодной Широкий диапазон температур
Ограничения	Ограниченный срок службы; глубокий разряд сокращает срок службы Требуется сложный алгоритм зарядки. Чувствителен к перезарядке Плохо поглощает перезаряд; непрерывный заряд должен быть низким Генерирует тепло при быстром заряде и разряде при высокой нагрузке Высокий саморазряд Кулоновский КПД всего около 65% (99% с Li-ion)

Таблица 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов.

Никель-железо (NiFe)

После изобретения никель-кадмия в 1899, швед Вальдемар Юнгнер попытался заменить железо кадмием, чтобы сэкономить деньги; однако низкая эффективность заряда и выделение газа (образование водорода) побудили его отказаться от разработки без получения патента.

В 1901 году Томас Эдисон продолжил разработку никель-железной батареи в качестве замены свинцово-кислотной для электромобилей. Он утверждал, что никель-железо, погруженное в щелочной электролит, «намного превосходит батареи, использующие свинцовые пластины в серной кислоте». Он рассчитывал на развивающийся рынок электромобилей и проиграл, когда на смену пришли автомобили с бензиновым двигателем. Его разочарование усилилось, когда автомобильная промышленность использовала свинцово-кислотную батарею для стартера, освещения и зажигания (SLI) вместо никель-железной. (См. BU-1002: Электрическая трансмиссия, HEV, PHEV)

Рисунок 4: Томас А. Эдисон и его улучшенная аккумуляторная батарея.

Эдисон продвигал никель-железо как более легкий и чистый, чем свинцово-кислотный. Более низкие эксплуатационные расходы должны были компенсировать более высокие первоначальные затраты. ок. 1901 Эдисон осознал необходимость электромобиля. Он сказал, что к аккумулятору нужно относиться так же бережно, как к лошадиному и железнодорожному локомотиву.

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует оксидно-гидроксидный катод и железный анод с электролитом из гидроксида калия, что обеспечивает номинальное напряжение элемента 1,20 В. NiFe устойчив к перезарядке и чрезмерной разрядке и может работать более 20 лет в режиме ожидания. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделала NiFe предпочтительным аккумулятором для майнинга в Европе; во время Второй мировой войны батарея приводила в действие немецкие летающие бомбы Фау-1 и ракеты Фау-2. Другие области применения — железнодорожная сигнализация, вилочные погрузчики и стационарные приложения.

NiFe имеет низкую удельную энергию около 50 Втч/кг, плохо работает при низких температурах и демонстрирует высокий саморазряд 20–40 процентов в месяц. Это, наряду с высокой стоимостью производства, побудило промышленность оставаться верной свинцово-кислотным продуктам.

Вносятся усовершенствования, и NiFe становится жизнеспособной альтернативой свинцово-кислотным в автономных энергосистемах. Технология карманных пластин снизила саморазряд; батарея практически невосприимчива к чрезмерной и недостаточной зарядке и должна работать более 50 лет. Это сопоставимо с менее чем 12 годами при глубоком цикле свинцово-кислотных аккумуляторов в циклическом режиме. NiFe стоит примерно в четыре раза дороже свинцово-кислотных и сопоставим с литий-ионными по покупной цене.

Никель-железные аккумуляторы используют конусный заряд, аналогичный NiCd и NiMH. Не используйте заряд постоянным напряжением, как для свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов, а дайте напряжению свободно плавать. Подобно батареям на основе никеля, напряжение элемента начинает падать при полной зарядке по мере накопления внутреннего газа и повышения температуры. Избегайте перезарядки, так как это приводит к испарению воды и высыханию. Только подзарядка для компенсации саморазряда.

Низкую емкость часто можно улучшить, применяя высокий разрядный ток, в три раза превышающий C-скорость, в течение 30 минут. Убедитесь, что температура электролита не превышает 46°C (115°F).

Никель-цинк (NiZn)

Никель-цинк похож на никель-кадмий в том, что он использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению; NiZn обеспечивает 1,65 В на элемент, а не 1,20 В, которые обеспечивают NiCd и NiMH. NiZn заряжается при постоянном токе до 1,9 В на элемент и не может выдерживать подзарядку, также известную как поддерживающая зарядка. Удельная энергия составляет 100 Втч/кг, и ее можно использовать 200–300 раз. NiZn не содержит тяжелых токсичных материалов и может быть легко переработан. Некоторая упаковка доступна в формате ячейки AA.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую аккумуляторную систему, которая устанавливалась в железнодорожных вагонах в период с 1932 по 1948 год. к короткому замыканию. Усовершенствования электролита уменьшили эту проблему, и NiZn снова рассматривается для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и хороший диапазон рабочих температур делают эту химию привлекательной.

Никель-водород (NiH)

Когда в 1967 году начались исследования никель-металлгидрида, проблемы с нестабильностью металла вызвали сдвиг в сторону разработки никель-водородной батареи (NiH). NiH использует стальной баллон для хранения водорода под давлением 8270 кПа (1200 фунтов на кв. дюйм). Ячейка включает в себя твердые никелевые электроды, водородные электроды, газовые экраны и электролит, заключенные в сосуд под давлением.

NiH имеет номинальное напряжение элемента 1,25 В и удельную энергию 40–75 Втч/кг.