Batterie ricaricabili al nichel-cadmio e nichel-idrogeno e introduzione all'applicazione
1 Breve introduzione di batterie ricaricabili al nichel-cadmio (Cd-Ni) e Ni-MH ricaricabili
1.1 Batteria ricaricabile e cella primaria
(1) La batteria ricaricabile si riferisce a una batteria che può essere caricata e scaricata ripetutamente, nota anche come batteria secondaria o accumulatore.
Le batterie ricaricabili comunemente utilizzate sono: batterie al nichel-cadmio, batterie al nichel-metallo idruro, batterie al piombo, batterie agli ioni di litio, batterie zinco-nichel, batterie ferro-nichel e altre serie di batterie.
(2) Le batterie primarie sono batterie a secco, note anche come batterie primarie. Le batterie comunemente utilizzate sono: batterie zinco-manganese, batterie zinco-argento, batterie alcaline zinco-manganese, batterie primarie zinco-nichel e altre serie di batterie.
1.2 Batterie ricaricabili al nichel-cadmio e nichel-metallo idruro: (batteria idruro metallico-nichel batteria Ni-MH)
La composizione della batteria: la batteria è composta da elettrodi (Electrode), elettrolita (Electrolyte), diaframma (Saparator) e guscio esterno (involucro esterno).
Vale a dire: il catodo (catodo) utilizza idrossido di nichel e cobalto, l'anodo (anodo) utilizza polvere di lega di stoccaggio dell'idrogeno, l'elettrolita utilizza idrossido di potassio, il diaframma utilizza un tessuto di nylon e il guscio esterno è realizzato in acciaio nichelato. L'elettrodo negativo della batteria al nichel-cadmio è l'ossido di cadmio, il cadmio spugnoso elettrolitico e il resto è lo stesso della batteria all'idrogeno al nichel.
1.3 Classificazione delle batterie ricaricabili al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro
(1) Le batterie ricaricabili al nichel-metallo idruro sono classificate in base alle loro piastre: batterie al nichel-cadmio sinterizzate, batterie al nichel-metallo idruro, batterie al nichel-cadmio espanse e batterie al nichel-metallo idruro.
Batterie sinterizzate al nichel-cadmio e nichel-metallo idruro: le piastre sono prodotte mediante sinterizzazione e il processo di produzione è complesso, con prestazioni di scarica ad alta e altissima velocità, buone prestazioni ad alta e bassa temperatura, ma costi elevati. Ampiamente usato in aerospaziale, militare, ecc.
Batterie espanse al nichel-cadmio e nichel-metallo idruro: sono prodotte utilizzando come matrice nichel espanso ad elevata porosità e riempite con materiali attivi. Il processo di produzione è semplice, la capacità della batteria è elevata e il costo è basso. È ampiamente utilizzato negli utensili elettrici, nell'illuminazione di emergenza antincendio, negli elettrodomestici e in molti altri campi civili.
(2) La classificazione della forma della batteria: cilindrica, quadrata, a bottone, ecc.;
(3) Classificato in base alla velocità di scarica della batteria: tipo a velocità media, tipo a velocità elevata, tipo a velocità super elevata, ecc.
1.4 Principali prestazioni tecniche delle batterie al cadmio-nichel e al nichel-metallo idruro
1.4.1 Capacità delle batterie Ni-Cd e Ni-MH (Capacità)
La capacità nominale si riferisce alla capacità minima che la batteria dovrebbe rilasciare in determinate condizioni, come dichiarato dal marchio del produttore's.
Secondo la definizione: capacità=tempo×corrente………………………………①
Vale a dire: capacità di carica=tempo di carica×corrente di carica…………②
Capacità di scarica=tempo di scarica×corrente di scarica……③
Nelle formule precedenti ①, ② e ③, la capacità è rappresentata da C e l'unità è amperora (Ah) o milliampere ora (mAh); il tempo di carica e scarica è rappresentato da h, e l'unità è l'ora; la corrente di carica e scarica è rappresentata da ampere (A) o millisecondi Ampere (mA) detti.
La capacità nominale delle batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro si riferisce alla capacità scaricata al ritmo di 5 ore, espressa in C5.
Ad esempio: Valutazione della capacità nominale di batterie al nichel-cadmio e nichel-metallo idruro: caricare a una corrente costante di 0,1 C5A per 14-16 ore (la capacità di carica è generalmente calcolata come il 120% della capacità nominale), metterla da parte per 15-30 minuti, quindi utilizzare una corrente costante di 0.2C5A Scaricare alla tensione finale 1.0V/capacità.
Esempio: batteria Ni-MH AA1500mAh, caricata con 0,5C5A,
Corrente di carica=0,5 × 1500=750 mA
Capacità di ricarica=1500 mAh × 120% (ovvero 1,2 volte)=1800 mAh
Capacità di ricarica (mAh) 1800mAh
Tempo di ricarica (h) ===2.4h o 144min
Capacità di scarica (mAh) 750mA
Tasso di moltiplicazione: si riferisce alla dimensione della corrente di carica e scarica, espressa in multipli della capacità nominale.
Ad esempio: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Gli attuali nuovi standard IEC e GB/T 15100 sono cambiati in ItA, il che significa che ItA è equivalente a C5A.
Una batteria Ni-MH AA1500mAh viene caricata a una corrente costante di 0,5C5A e la corrente di carica è di 750mAh. 0,5C5A è comunemente noto come ingrandimento 0,5.
1.4.2 Tensione delle batterie Ni-Cd e Ni-MH
La tensione normale delle batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro è di 1,2 V ciascuna.
Tensione della batteria assemblata=1.2V × numero di batterie assemblate
La combinazione di batterie al cadmio-nichel e nichel-metallo idruro è generalmente combinata in serie e la combinazione in parallelo non è raccomandata, perché ci sono alcune differenze nelle singole batterie. Ad esempio, la differenza di capacità e capacità porta alla differenza di temperatura della batteria e la differenza di temperatura della batteria porta alla differenza di tensione. , La differenza di tensione fa sì che la corrente della batteria con un'elevata tensione di scarica fluisca all'indietro verso la batteria con una bassa tensione di scarica, causando batterie parallele incoerenti, con conseguente uso non sicuro del pacco batteria.
La tensione della batteria include la tensione di carica, la tensione a circuito aperto, la tensione a circuito chiuso, la tensione di scarica, la tensione di lavoro, la tensione della piattaforma, la tensione standard e la tensione di terminazione.
Tensione nominale: batteria al nichel-idrogeno 1,2 V/pz, batteria al nichel cadmio 1,2 V/pz, batteria zinco-manganese 1,5 V/pz
Batteria al piombo 2,0 V/pz Batteria agli ioni di litio 3,6 V/pz
Tensione di carica: il valore massimo della tensione di carica della batteria durante il processo di carica della batteria. La tensione della batteria cambia con la corrente di carica. Maggiore è la corrente di carica, maggiore è la tensione di carica e viceversa.
Tensione di interruzione: la tensione alla quale la batteria si scarica fino al tempo di interruzione della scarica, che varia con la corrente di scarica.
Come:
Tasso di scarico
Tensione di fine scarica
Scarica 0,2 C5A
1.0 V/solo
1 scarica C5A
0,9 V/solo
Scarica 5 C5A
0,8 V/solo
Scarica 10 C5A
0,7 V/pz
1.4.3 Autoscarica (autoscarica)
Le batterie al cadmio-nichel e al nichel-metallo idruro rilasciano la propria capacità in batterie ricaricabili senza scarica di corrente esterna.
Test di valutazione dell'autoscarica: la batteria viene caricata a una corrente costante di 0,1 C5 A per 14-16 ore e, dopo essere stata lasciata aperta per 28 giorni e 28 notti, scaricata a una corrente costante di 0,2 C5 A a una tensione di terminazione di 1,0 V e il tempo di dimissione deve essere ≥3 ore per qualificarsi.
1.4.4 Ciclo di vita
Secondo il metodo di prova della durata del ciclo fornito nello standard nazionale GB/T 15100-94, la durata del ciclo della batteria Ni-MH dovrebbe essere ≥500 volte; ciclo significa (carica e scarica) una volta, cioè carica una volta e scarica una volta. La vita termina quando la capacità di scarica è inferiore al 60% della capacità nominale.
Ci vuole molto tempo per valutare la durata del ciclo delle batterie in conformità con gli standard IEC e gli standard nazionali. Per questo motivo, i produttori che producono batterie al nichel-cadmio e nichel-idrogeno e quelli che utilizzano batterie al nichel-cadmio e nichel-idrogeno utilizzano attualmente metodi di test di durata del ciclo accelerato; Secondo il metodo di prova delle batterie al cadmio-nichel e al nichel-metallo idruro emesso dalla China Battery Industry Association nel 2000: carica a corrente costante 1C5A per 72 minuti, da 15 a 30 minuti in attesa, scarica a corrente costante 1C5A 1,0 V/pezzo, è un ciclo e la vita del ciclo richiede 300 volte; È necessario che quando la capacità di scarico è inferiore al 60% della capacità nominale, la durata terminerà.
1.4.5 La resistenza interna della batteria (mΩ) (resistenza interna)
La resistenza interna delle batterie al cadmio-nichel e all'idruro di nichel-metallo è principalmente causata dalla polarizzazione elettrochimica, dalla polarizzazione della concentrazione e dalla polarizzazione ohmica della batteria. Questo indicatore dipende principalmente dalla quantità di elettrolita e dall'elettrolita, dal diaframma e dalle piastre positive e negative. , Accessori e altri relativi, lo stesso modello, la stessa capacità della batteria, il valore di resistenza interna è grande, indicando che le prestazioni elettriche della batteria's sono scarse; al contrario, il valore della resistenza interna è piccolo, il che indica che le prestazioni elettriche della batteria'sono buone.
Test di resistenza interna: la batteria viene caricata a una corrente costante di 0,1C5A per 14-16 ore, quindi lasciata per 60 minuti per il test.
AA1200mAh—Batteria AA1800mAh ≤30mΩ
AAA500mAh—Batteria AAA800mAh ≤40mΩ
Le prestazioni della batteria includono anche: prestazioni ad alta temperatura, prestazioni a bassa temperatura, prestazioni di sovraccarico, capacità di carica a tensione costante, capacità di ricezione della carica, prestazioni di urti e vibrazioni, ecc. Ad eccezione dei test sulle prestazioni di cui sopra, vengono eseguiti i test sulle prestazioni elettriche della batteria nelle condizioni di un ambiente di 20±5°C e di un'umidità relativa del 65±20%.
Nota: se non diversamente specificato, tutti i test delle prestazioni elettriche della batteria sono soggetti ai test entro un mese pagato al cliente dalla fabbrica.
2 Norme nazionali per le batterie al nichel-cadmio e al nichel-idrogeno
2,1 GB/T15100—94
Lo standard include gli standard di prova per le batterie cilindriche al nichel-idrogeno; è diviso in prestazioni di scarica ad alta velocità, media velocità, bassa velocità e ultra-alta velocità.
2.2 GB/T11013—1996
Questo standard contiene standard tecnici e metodi di prova per batterie cilindriche al nichel-cadmio.
2,3 GB/T15100—2004
Lo standard include gli standard di prova per le batterie cilindriche al nichel-idrogeno; è diviso in prestazioni di scarica ad alta velocità, media velocità, bassa velocità e ultra-alta velocità. Modificare il metodo tradizionale di espressione della velocità di carica e scarica dal multiplo della capacità nominale al multiplo della corrente.
2,4 GB/T15100—2005
Lo standard include standard di test per batterie cilindriche al nichel-metallo idruro, piccole batterie quadrate e batterie a bottone e aggiunge un test di carica rapida a corrente costante di 1.0C5A.
2.5 Standard IEC per batterie al nichel-cadmio e nichel-idrogeno
IEC61951-2: 2003 Questo standard contiene vari standard di test di affidabilità e sicurezza per batterie cilindriche al nichel-metallo idruro e vari standard tecnici per le batterie.
IEC61951-1: 2003 Questo standard contiene vari standard di test di affidabilità e sicurezza per batterie al nichel-cadmio di tipo cilindrico, quadrato piccolo, a bottone e standard tecnici per varie batterie.
3 Campi di applicazione delle batterie al nichel-cadmio e nichel-idrogeno e requisiti delle relative industrie di supporto
3.1 Le batterie al nichel-cadmio e al nichel-metallo idruro possono essere ampiamente utilizzate negli utensili elettrici, nell'illuminazione di emergenza antincendio (comprese le luci del prato, le luci solari), i giocattoli elettrici (modelli di aerei), i rasoi, i telefoni cordless, le biciclette elettriche, le fotocamere digitali, i walkie- talkie, strumenti e contatori, comunicazioni, elettrodomestici, depolveratori, MP3, radio, ecc.
3.2 Utensili elettrici (tipo SC)
I principali requisiti dell'industria degli elettroutensili per le batterie di tipo SC al nichel-cadmio e al nichel-idrogeno:
Carica con corrente costante 1C5A per 72 minuti, mettila da parte per 15-30 minuti
10C5A-15C5A corrente costante di scarica a fine tensione 0.7V/pc
Tempo di scarica ≥ 4 minuti o 3,5 minuti
Ciclo continuo 10 volte, non inferiore al tempo di scarica richiesto
Entro 2 minuti dal tempo di scarica, la tensione della batteria non è inferiore a 1,0 V/pz
Le batterie per elettroutensili e le batterie singole devono essere confezionate in buste di carta kraft.
3.3 Industria degli apparecchi di illuminazione di emergenza (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, ecc.) Gli apparecchi di illuminazione di emergenza sono conformi ai requisiti del settore e agli standard nazionali. Quando l'industria utilizza generalmente pacchi batteria, vengono utilizzati la tensione costante e la limitazione della corrente. Caricare i pacchi batteria al nichel-cadmio e all'idruro metallico di nichel, impostare la tensione di carica su 1,43-1,45 V/pz e il tempo di carica è di 24 ore.
