Oppladbare nikkel-kadmium- og nikkel-hydrogen-batterier og applikasjonsintroduksjon
1 Kort introduksjon av oppladbart nikkel-kadmium (Cd-Ni) og Ni-MH oppladbart batteri
1.1 Oppladbart batteri og primærcelle
(1) Oppladbart batteri refererer til et batteri som kan lades og utlades gjentatte ganger, også kjent som et sekundært batteri eller akkumulator.
Vanlige oppladbare batterier er: nikkel-kadmium-batterier, nikkel-metallhydrid-batterier, bly-syre-batterier, litium-ion-batterier, sink-nikkel-batterier, jern-nikkel-batterier og andre serier av batterier.
(2) Primærbatterier er tørrbatterier, også kjent som primærbatterier. Vanlige batterier er: sink-mangan-batterier, sink-sølv-batterier, alkaliske sink-mangan-batterier, primære sink-nikkel-batterier og andre serier av batterier.
1.2 Oppladbare nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydridbatterier: (metallhydrid-nikkelbatteri Ni-MH-batteri)
Batteriets sammensetning: Batteriet består av elektroder (elektrode), elektrolytt (elektrolytt), membran (Saparator) og ytre skall (ytre skall).
Nemlig: katoden (katoden) bruker nikkelhydroksid og kobolt, anoden (anoden) bruker hydrogenlagringslegeringspulver, elektrolytten bruker kaliumhydroksid, diafragmaen bruker nylonduk, og det ytre skallet er laget av nikkelbelagt stålskall. Den negative elektroden til kadmiumnikkelbatteri er kadmiumoksid, elektrolytisk svampkadmium, og resten er det samme som nikkelhydrogenbatteri.
1.3 Klassifisering av oppladbare nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier
(1) Oppladbare nikkel-metallhydrid-batterier er klassifisert i henhold til platene deres: sintrede nikkel-kadmium-batterier, nikkel-metallhydrid-batterier, skummede nikkel-kadmium-batterier og nikkel-metallhydrid-batterier.
Sintrede nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydridbatterier: Platene er produsert ved sintring, og produksjonsprosessen er kompleks, med høyhastighets, ultrahøyhastighets utladningsytelse, god høy- og lavtemperaturytelse, men høye kostnader. Mye brukt i romfart, militær, etc.
Skummet nikkel-kadmium og nikkel-metallhydridbatterier: De produseres ved å bruke skummet nikkel med høy porøsitet som matriks og fylt med aktive materialer. Produksjonsprosessen er enkel, batterikapasiteten er høy, og kostnaden er lav. Det er mye brukt i elektriske verktøy, brannbelysning, husholdningsapparater og mange andre sivile felt.
(2) Formklassifiseringen av batteriet: sylindrisk, firkantet, knapptype, etc.;
(3) Klassifisert i henhold til utladningshastigheten til batteriet: medium rate type, high rate type, super high rate type, etc.
1.4 Hovedteknisk ytelse av kadmium-nikkel- og nikkel-metallhydrid-batterier
1.4.1 Kapasitet til Ni-Cd- og Ni-MH-batterier (kapasitet)
Nominell kapasitet refererer til minimumskapasiteten som batteriet skal frigjøre under visse forhold som angitt av produsentens's varemerke.
I henhold til definisjonen: kapasitet=tid×strøm………………………………①
Nemlig: ladekapasitet=ladetid×ladestrøm……②
Utladingskapasitet=utladningstid×utladningsstrøm……③
I formlene ①, ② og ③ ovenfor er kapasiteten representert av C, og enheten er ampere-time (Ah) eller milliampere-time (mAh); lade- og utladingstiden er representert av h, og enheten er time; lade- og utladningsstrømmen er representert av ampere (A) eller millisekunder Ampere (mA).
Den nominelle kapasiteten til nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier refererer til kapasiteten som utlades med en hastighet på 5 timer, uttrykt i C5.
For eksempel: Evaluering av den nominelle kapasiteten til nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier: lad med en konstant strøm på 0,1 C5A i 14 til 16 timer (ladekapasiteten er vanligvis beregnet som 120 % av den nominelle kapasiteten), legg den til side i 15 til 30 minutter, og bruk deretter en konstant strøm på 0,2C5A Utladning til sluttspenningen 1,0V/kapasitet.
Eksempel: AA1500mAh Ni-MH-batteri, ladet med 0,5C5A,
Ladestrøm=0,5×1500=750mA
Ladekapasitet=1500mAh×120% (det vil si 1,2 ganger)=1800mAh
Ladekapasitet (mAh) 1800mAh
Ladetid (t) ===2,4 timer eller 144 minutter
Utladningskapasitet (mAh) 750mA
Multipliseringshastighet: refererer til størrelsen på lade- og utladningsstrømmen, uttrykt i multipler av nominell kapasitet.
For eksempel: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
De nåværende nye IEC- og GB/T 15100-standardene endres til ItA, noe som betyr at ItA tilsvarer C5A.
Et AA1500mAh Ni-MH-batteri lades med en konstant strøm på 0,5C5A, og ladestrømmen er 750mAh. 0,5C5A er vanligvis kjent som 0,5 forstørrelse.
1.4.2 Spenning av Ni-Cd- og Ni-MH-batterier
Den normale spenningen til nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier er 1,2V hver.
Samlet batterispenning=1,2V × antall sammensatte batterier
Kombinasjonen av kadmium-nikkel- og nikkel-metallhydridbatterier kombineres vanligvis i serier, og parallellkombinasjon anbefales ikke, fordi det er visse forskjeller på enkeltbatterier. For eksempel fører forskjellen i kapasitet og kapasitet til forskjellen i batteritemperatur, og forskjellen i batteritemperatur fører til forskjellen i spenning. , Spenningsforskjellen fører til at strømmen til batteriet med høy utladningsspenning flyter bakover til batteriet med lav utladningsspenning, noe som forårsaker inkonsistente parallelle batterier, noe som resulterer i usikker bruk av batteripakken.
Batterispenningen inkluderer ladespenning, åpen kretsspenning, lukket kretsspenning, utladningsspenning, arbeidsspenning, plattformspenning, standardspenning og termineringsspenning.
Nominell spenning: nikkel-hydrogen batteri 1,2V/stk, kadmium nikkel batteri 1,2V/stk, sink-mangan batteri 1,5V/stk
Bly-syre batteri 2,0 V/stk Li-ion batteri 3,6 V/stk
Ladespenning: Den maksimale verdien av batteriladespenningen under batteriladingsprosessen. Batterispenningen endres med ladestrømmen. Jo høyere ladestrøm, jo høyere ladespenning, og omvendt.
Cut off voltage: Spenningen som batteriet utlades ved til utladingsavskjæringstiden, som varierer med utladningsstrømmen.
som:
Utslippshastighet
Slutt på utladningsspenning
0,2 C5A utladning
1,0 V/kun
1 C5A utladning
0,9 V/kun
5 C5A utladning
0,8 V/kun
10 C5A utladning
0,7 V/stk
1.4.3 Selvutladning (selvutladning)
Kadmium-nikkel og nikkel-metallhydrid-batterier frigjør sin egen kapasitet i oppladbare batterier uten ekstern strømutladning.
Selvutladingsvurderingstest: Batteriet lades med en konstant strøm på 0,1C5A i 14 til 16 timer, og etter å ha vært åpen i 28 dager og netter, lades det ut med en konstant strøm på 0,2C5A til en 1,0V termineringsspenning, og utladningstiden må være ≥3 timer for å kvalifisere.
1.4.4 Syklusliv
I henhold til testmetoden for sykluslevetid gitt i GB/T 15100-94 nasjonal standard, bør sykluslevetiden til Ni-MH-batterier være ≥500 ganger; syklus betyr (lading og utlading) én gang, det vil si lade én gang og utlade én gang. Levetiden slutter når utslippskapasiteten er mindre enn 60 % av den nominelle kapasiteten.
Det tar lang tid å evaluere batterilevetiden i samsvar med IEC-standarder og nasjonale standarder. Av denne grunn bruker produsenter som produserer nikkel-kadmium- og nikkel-hydrogen-batterier og de som bruker nikkel-kadmium- og nikkel-hydrogen-batterier for tiden testmetoder for akselerert sykluslevetid; I henhold til testmetoden for kadmium-nikkel og nikkel-metallhydrid-batterier utstedt av China Battery Industry Association i 2000: 1C5A konstant strømlading i 72 minutter, 15 til 30 minutter på vent, 1C5A konstantstrømutladning 1,0V/stk. er en syklus, og sykluslivet krever 300 ganger; Det kreves at når utslippskapasiteten er mindre enn 60 % av nominell kapasitet, vil levetiden avsluttes.
1.4.5 Den interne motstanden til batteriet (mΩ) (intern motstand)
Den interne motstanden til kadmium-nikkel- og nikkel-metallhydrid-batterier er hovedsakelig forårsaket av elektrokjemisk polarisering, konsentrasjonspolarisering og ohmsk polarisering av batteriet. Denne indikatoren avhenger hovedsakelig av mengden elektrolytt, og elektrolytten, membranen og positive og negative plater. , Tilbehør og annet relatert, samme modell, samme kapasitet på batteriet, den interne motstandsverdien er stor, noe som indikerer at batteriet's elektriske ytelse er dårlig; tvert imot er den interne motstandsverdien liten, noe som indikerer at batteriets elektriske ytelse er god.
Intern motstandstest: Batteriet lades med en konstant strøm på 0,1C5A i 14 til 16 timer, og lar det deretter stå i 60 minutter for å teste.
AA1200mAh—AA1800mAh batteri ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh batteri ≤40mΩ
Ytelsen til batteriet inkluderer også: ytelse ved høy temperatur, ytelse ved lav temperatur, ytelse ved overlading, ladeevne for konstant spenning, evne til å motta lade, støt- og vibrasjonsytelse, etc. Bortsett fra ytelsestestene ovenfor, utføres de elektriske ytelsestestene for batteriet. under forholdene i et miljø på 20±5°C og en relativ fuktighet på 65±20%.
Merk: Med mindre annet er spesifisert, er alle elektriske batteriytelsestester gjenstand for testene innen én måned betalt til kunden av fabrikken.
2 Nasjonale standarder for nikkel-kadmium- og nikkel-hydrogen-batterier
2,1 GB/T15100—94
Standarden inkluderer teststandardene for sylindriske nikkel-hydrogen-batterier; den er delt inn i høyhastighets, middels hastighet, lavhastighets og ultra-høyhastighets utladningsytelse.
2,2 GB/T11013—1996
Denne standarden inneholder tekniske standarder og testmetoder for sylindriske nikkel-kadmium-batterier.
2,3 GB/T15100—2004
Standarden inkluderer teststandardene for sylindriske nikkel-hydrogen-batterier; den er delt inn i høyhastighets, middels hastighet, lavhastighets og ultra-høyhastighets utladningsytelse. Endre den tradisjonelle metoden for uttrykk for lade- og utladingshastighet fra multiplumet av den nominelle kapasiteten til multiplumet av strømmen.
2,4 GB/T15100—2005
Standarden inkluderer teststandarder for sylindriske nikkel-metallhydridbatterier, små firkantede batterier og knappebatterier, og legger til en 1,0C5A konstantstrøm hurtigladingstest.
2.5 IEC-standard for nikkel-kadmium- og nikkel-hydrogen-batterier
IEC61951-2: 2003 Denne standarden inneholder ulike standarder for pålitelighet og sikkerhetstesting for sylindriske nikkel-metallhydridbatterier og ulike tekniske standarder for batterier.
IEC61951-1: 2003 Denne standarden inneholder ulike standarder for pålitelighet og sikkerhetstesting for sylindriske, små firkantede nikkel-kadmium-batterier av knapptype og tekniske standarder for ulike batterier.
3 Bruksområder for kadmium-nikkel og nikkel-hydrogen-batterier og krav til relaterte støtteindustri
3.1 Nikkel-kadmium- og nikkel-metallhydrid-batterier kan brukes mye i elektroverktøy, nødbelysning ved brann (inkludert plenlys, solcellelys), elektriske leker (flymodeller), barbermaskiner, trådløse telefoner, elektriske sykler, digitale kameraer, walkie- talkies, instrumenter og målere, kommunikasjon, husholdningsapparater, støvsamlere, MP3, radioer, etc.
3.2 Elektriske verktøy (SC-type)
Hovedkravene til elektroverktøyindustrien for kadmium-nikkel og nikkel-hydrogen SC-batterier:
Lad med 1C5A konstant strøm i 72 minutter, legg den til side i 15-30 minutter
10C5A-15C5A konstant strømutladning til sluttspenning 0,7V/stk
Utladningstid ≥ 4 minutter eller 3,5 minutter
Syklus kontinuerlig 10 ganger, ikke mindre enn den nødvendige utladingstiden
Innen 2 minutter etter utladingstid er batterispenningen ikke mindre enn 1,0V/stk
Batterier for elektroverktøy og enkeltbatterier må pakkes i kraftpapirhylser.
3.3 Nødlysarmaturer (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, etc.) nødlysarmaturer er i samsvar med bransjekrav og nasjonale standarder. Når industrien generelt bruker batteripakker, brukes konstant spenning og strømbegrensning. Lad batteripakkene for kadmium-nikkel og nikkel-metallhydrid, sett ladespenningen til 1,43-1,45V/stk, og ladetiden er 24 timer.
