Wiederaufladbare Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien und Anwendungseinführung
1 Kurze Einführung in wiederaufladbare Nickel-Cadmium- (Cd-Ni) und Ni-MH-Akkus
1.1 Akku und Primärzelle
(1) Wiederaufladbare Batterie bezieht sich auf eine Batterie, die wiederholt geladen und entladen werden kann, auch als Sekundärbatterie oder Akkumulator bekannt.
Häufig verwendete wiederaufladbare Batterien sind: Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Blei-Säure-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Zink-Nickel-Batterien, Eisen-Nickel-Batterien und andere Batteriereihen.
(2) Primärbatterien sind Trockenbatterien, auch Primärbatterien genannt. Häufig verwendete Batterien sind: Zink-Mangan-Batterien, Zink-Silber-Batterien, Alkali-Zink-Mangan-Batterien, Zink-Nickel-Primärbatterien und andere Batteriereihen.
1.2 Wiederaufladbare Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Akkus: (Metallhydrid-Nickel-Akku Ni-MH-Akku)
Die Zusammensetzung der Batterie: Die Batterie besteht aus Elektroden (Elektrode), Elektrolyt (Elektrolyt), Diaphragma (Saparator) und Außenhülle (Außenhülle).
Nämlich: Die Kathode (Kathode) verwendet Nickelhydroxid und Kobalt, die Anode (Anode) verwendet Wasserstoffspeicherlegierungspulver, der Elektrolyt verwendet Kaliumhydroxid, das Diaphragma verwendet Nylongewebe und die Außenhülle besteht aus einer vernickelten Stahlhülle. Die negative Elektrode einer Cadmium-Nickel-Batterie ist Cadmiumoxid, elektrolytischer Schwamm-Cadmium, und der Rest ist die gleiche wie bei einer Nickel-Wasserstoff-Batterie.
1.3 Klassifizierung von wiederaufladbaren Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien
(1) Wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterien werden nach ihren Typenschildern klassifiziert: gesinterte Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, geschäumte Nickel-Cadmium-Batterien und Nickel-Metallhydrid-Batterien.
Gesinterte Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien: Die Platten werden durch Sintern hergestellt, und der Produktionsprozess ist komplex, mit Hoch- und Ultrahochentladeleistung, guter Hoch- und Niedertemperaturleistung, aber hohen Kosten. Weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, beim Militär usw.
Geschäumte Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien: Sie werden unter Verwendung von geschäumtem Nickel mit hoher Porosität als Matrix hergestellt und mit Aktivmaterialien gefüllt. Der Herstellungsprozess ist einfach, die Batteriekapazität hoch und die Kosten niedrig. Es wird häufig in Elektrowerkzeugen, Feuernotbeleuchtung, Haushaltsgeräten und vielen anderen zivilen Bereichen eingesetzt.
(2) Die Formklassifizierung der Batterie: zylindrisch, quadratisch, Knopftyp usw.;
(3) Klassifiziert nach der Entladerate der Batterie: Typ mit mittlerer Rate, Typ mit hoher Rate, Typ mit super hoher Rate usw.
1.4 Wichtigste technische Leistung von Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Batterien
1.4.1 Kapazität von Ni-Cd- und Ni-MH-Akkus (Kapazität)
Die Nennkapazität bezieht sich auf die Mindestkapazität, die der Akku unter bestimmten Bedingungen freigeben sollte, wie vom Hersteller's Warenzeichen angegeben.
Laut Definition: Kapazität=Zeit×Strom………………………………① .
Nämlich: Ladekapazität=Ladezeit × Ladestrom…………②
Entladekapazität=Entladezeit×Entladestrom……③
In den obigen Formeln , und wird die Kapazität durch C dargestellt und die Einheit ist Amperestunde (Ah) oder Milliamperestunde (mAh); die Lade- und Entladezeit wird durch h dargestellt und die Einheit ist Stunde; der Lade- und Entladestrom wird in Ampere (A) oder Millisekunden Ampere (mA) angegeben.
Die Nennkapazität von Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien bezieht sich auf die Entladekapazität von 5 Stunden, ausgedrückt in C5.
Zum Beispiel: Bewertung der Nennkapazität von Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Akkus: 14 bis 16 Stunden mit konstantem Strom von 0,1 C5A laden (Ladekapazität wird in der Regel mit 120% der Nennkapazität berechnet), zur Seite legen 15 bis 30 Minuten lang und verwenden Sie dann einen konstanten Strom von 0,2 C5 A. Entladen Sie sich auf die Endspannung von 1,0 V/Kapazität.
Beispiel: AA1500mAh Ni-MH Akku, geladen mit 0.5C5A,
Ladestrom=0,5 × 1500=750 mA
Ladekapazität=1500mAh×120% (d.h. 1,2 mal)=1800mAh
Ladekapazität (mAh) 1800mAh
Ladezeit (h) ===2,4h oder 144min
Entladekapazität (mAh) 750mA
Multiplikationsrate: bezieht sich auf die Größe des Lade- und Entladestroms, ausgedrückt in Vielfachen der Nennkapazität.
Zum Beispiel: 0.1C5A, 0.2C5A, 0.5C5A, 1C5A...
Die aktuellen neuen Normen IEC und GB/T 15100 werden in ItA geändert, was bedeutet, dass ItA C5A entspricht.
Ein AA1500mAh Ni-MH-Akku wird mit einem konstanten Strom von 0,5C5A geladen und der Ladestrom beträgt 750mAh. 0,5C5A wird allgemein als 0,5-Vergrößerung bezeichnet.
1.4.2 Spannung von Ni-Cd- und Ni-MH-Akkus
Die normale Spannung von Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Akkus beträgt jeweils 1,2 V.
Spannung der montierten Batterie=1,2 V × Anzahl der montierten Batterien
Die Kombination von Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Batterien wird im Allgemeinen in Reihe geschaltet, eine Parallelschaltung wird nicht empfohlen, da es bei Einzelbatterien gewisse Unterschiede gibt. Zum Beispiel führt der Unterschied in Kapazität und Kapazität zum Unterschied der Batterietemperatur, und der Unterschied der Batterietemperatur führt zum Unterschied in der Spannung. , Die Spannungsdifferenz bewirkt, dass der Strom der Batterie mit hoher Entladespannung rückwärts zur Batterie mit niedriger Entladespannung fließt, was zu inkonsistenten Parallelbatterien führt, was zu einer unsicheren Verwendung des Batteriepacks führt.
Die Batteriespannung umfasst Ladespannung, Leerlaufspannung, Ruhespannung, Entladespannung, Arbeitsspannung, Plattformspannung, Standardspannung und Abschlussspannung.
Nennspannung: Nickel-Wasserstoff-Batterie 1,2 V/Stk, Cadmium-Nickel-Batterie 1,2 V/Stk, Zink-Mangan-Batterie 1,5 V/Stk
Blei-Säure-Akku 2,0 V/Stk Li-Ionen-Akku 3,6 V/Stk
Ladespannung: Der Maximalwert der Batterieladespannung während des Batterieladevorgangs. Die Batteriespannung ändert sich mit dem Ladestrom. Je höher der Ladestrom, desto höher die Ladespannung und umgekehrt.
Abschaltspannung: Die Spannung, bei der sich die Batterie bis zur Entladeschlusszeit entlädt, die mit dem Entladestrom variiert.
mögen:
Entladungsrate
Entladeschlussspannung
0,2 C5A Entladung
1,0 V/nur
1 C5A-Entladung
0,9 V/nur
5 C5A-Entladung
0,8 V/nur
10 C5A-Entladung
0,7 V/Stk
1.4.3 Selbstentladung (Selbstentladung)
Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Akkus setzen in Akkus ohne Fremdstromentladung ihre eigene Kapazität frei.
Selbstentladungs-Bewertungstest: Die Batterie wird mit einem konstanten Strom von 0,1C5A für 14 bis 16 Stunden geladen und nach 28 Tagen und Nächten offen gelassen mit einem konstanten Strom von 0,2C5A auf eine 1,0V Abschlussspannung entladen, und die Entlassungszeit muss ≥3 Stunden betragen, um sich zu qualifizieren.
1.4.4 Lebensdauer
Gemäß der Zykluslebensdauer-Testmethode, die im nationalen Standard GB/T 15100-94 angegeben ist, sollte die Zykluslebensdauer von Ni-MH-Batterien ≥500 Mal betragen; Zyklus bedeutet (Laden und Entladen) einmal, dh einmal laden und einmal entladen. Die Lebensdauer endet, wenn die Entladekapazität weniger als 60 % der Nennkapazität beträgt.
Es dauert lange, die Zyklenlebensdauer von Batterien gemäß IEC-Normen und nationalen Normen zu bewerten. Aus diesem Grund verwenden Hersteller, die Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien herstellen und solche, die Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien verwenden, derzeit beschleunigte Testverfahren für die Zykluslebensdauer; Gemäß der Testmethode für Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Batterien, die von der China Battery Industry Association im Jahr 2000 herausgegeben wurde: 1C5A Konstantstromladung für 72 Minuten, 15 bis 30 Minuten in der Warteschleife, 1C5A Konstantstromentladung 1,0 V/Stück, it ist ein Zyklus, und die Zykluslebensdauer erfordert 300 Mal; Es ist erforderlich, dass die Lebensdauer endet, wenn die Entladekapazität weniger als 60 % der Nennkapazität beträgt.
1.4.5 Der Innenwiderstand der Batterie (mΩ) (Innenwiderstand)
Der Innenwiderstand von Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Batterien wird hauptsächlich durch die elektrochemische Polarisation, Konzentrationspolarisation und ohmsche Polarisation der Batterie verursacht. Dieser Indikator hängt hauptsächlich von der Elektrolytmenge und dem Elektrolyt, dem Diaphragma sowie den positiven und negativen Platten ab. , Zubehör und andere verwandte, das gleiche Modell, die gleiche Kapazität der Batterie, der Innenwiderstandswert ist groß, was darauf hinweist, dass die elektrische Leistung der Batterie's ist schlecht; im Gegenteil, der Innenwiderstandswert ist klein, was darauf hindeutet, dass die elektrische Leistung der Batterie&gut ist.
Innenwiderstandstest: Der Akku wird mit einem konstanten Strom von 0,1C5A 14 bis 16 Stunden lang geladen und dann 60 Minuten zum Testen stehen gelassen.
AA1200mAh—AA1800mAh Akku ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh Akku ≤40mΩ
Die Leistung der Batterie umfasst auch: Hochtemperaturleistung, Niedertemperaturleistung, Überladungsleistung, Konstantspannungsladefähigkeit, Ladeempfangsfähigkeit, Stoß- und Vibrationsleistung usw. Mit Ausnahme der oben genannten Leistungstests werden die elektrischen Leistungstests der Batterie durchgeführt unter den Bedingungen einer Umgebung von 20 ± 5 °C und einer relativen Feuchtigkeit von 65 ± 20 %.
Hinweis: Sofern nicht anders angegeben, unterliegen alle Tests der elektrischen Leistung der Batterie den Tests innerhalb eines Monats, die vom Werk an den Kunden bezahlt werden.
2 Nationale Normen für Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien
2,1 GB/T15100—94
Die Norm enthält die Prüfnormen für zylindrische Nickel-Wasserstoff-Batterien; es wird in hoch-, mittel-, niedrig- und ultra-schnelle Entladungsleistung unterteilt.
2,2 GB/T11013—1996
Diese Norm enthält technische Normen und Prüfverfahren für zylindrische Nickel-Cadmium-Batterien.
2,3 GB/T15100—2004
Die Norm enthält die Prüfnormen für zylindrische Nickel-Wasserstoff-Batterien; es wird in hoch-, mittel-, niedrig- und ultra-schnelle Entladungsleistung unterteilt. Ändern Sie die traditionelle Ausdrucksmethode für die Lade- und Entladerate vom Vielfachen der Nennkapazität auf das Vielfache des Stroms.
2,4 GB/T15100—2005
Der Standard umfasst Teststandards für zylindrische Nickel-Metallhydrid-Batterien, kleine quadratische Batterien und Knopfbatterien und fügt einen 1,0C5A Konstantstrom-Schnellladetest hinzu.
2.5 IEC-Norm für Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien
IEC61951-2: 2003 Diese Norm enthält verschiedene Zuverlässigkeits- und Sicherheitstestnormen für zylindrische Nickel-Metallhydrid-Batterien und verschiedene technische Normen für Batterien.
IEC61951-1: 2003 Diese Norm enthält verschiedene Zuverlässigkeits- und Sicherheitstestnormen für zylindrische, kleine quadratische Nickel-Cadmium-Batterien mit Knopf und technische Normen für verschiedene Batterien.
3 Anwendungsgebiete von Cadmium-Nickel- und Nickel-Wasserstoff-Batterien und Anforderungen verwandter unterstützender Industrien
3.1 Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien können in Elektrowerkzeugen, Feuernotbeleuchtung (einschließlich Rasenlichter, Solarleuchten), elektrischem Spielzeug (Flugzeugmodelle), Rasierern, schnurlosen Telefonen, Elektrofahrrädern, Digitalkameras, Walkie- Tongeräte, Instrumente und Messgeräte, Kommunikation, Haushaltsgeräte, Staubsammler, MP3, Radios usw.
3.2 Elektrowerkzeuge (SC-Typ)
Die wichtigsten Anforderungen der Elektrowerkzeugindustrie an Cadmium-Nickel- und Nickel-Wasserstoff-SC-Batterien:
72 Minuten mit 1C5A Konstantstrom aufladen, 15-30 Minuten beiseite legen
10C5A-15C5A Konstantstromentladung bis Endspannung 0,7V/pc
Entladezeit ≥ 4 Minuten oder 3,5 Minuten
Kontinuierlicher Zyklus 10 Mal, nicht weniger als die erforderliche Entladezeit
Innerhalb von 2 Minuten Entladezeit beträgt die Batteriespannung nicht weniger als 1,0 V / Stück
Batterien für Elektrowerkzeuge und Einzelbatterien müssen in Kraftpapierhüllen verpackt werden.
3.3 Notbeleuchtungsindustrie (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA usw.) Notbeleuchtungsleuchten entsprechen den Branchenanforderungen und nationalen Standards. Wenn die Industrie im Allgemeinen Batteriepacks verwendet, werden konstante Spannungs- und Strombegrenzungen verwendet. Laden Sie die Cadmium-Nickel- und Nickel-Metallhydrid-Akkus auf, stellen Sie die Ladespannung auf 1,43-1,45 V/Stk. und die Ladezeit beträgt 24 Stunden.
