La batería Ni mh no se carga. Lo que necesitas saber sobre las baterías Ni-MH
Entre otras baterías, se suelen utilizar baterías de NiMH. Estas baterías tienen altas características técnicas que le permiten utilizarlas de la manera más eficiente posible. Este tipo de batería se utiliza en casi todas partes; a continuación consideraremos todas las características de dichas baterías y también analizaremos los matices de funcionamiento y los fabricantes conocidos.
Contenido
¿Qué es una batería de hidruro metálico de níquel?
Para empezar, cabe señalar que el hidruro metálico de níquel es una fuente de energía secundaria. No produce energía y requiere recargarse antes de su uso.
Consta de dos componentes:
- ánodo: hidruro de níquel-litio o níquel-lantano;
- cátodo – óxido de níquel.
También se utiliza un electrolito para excitar el sistema. El hidróxido de potasio se considera el electrolito óptimo. Según la clasificación moderna, es una fuente de alimento alcalino.
Este tipo de batería reemplazó a las baterías de níquel-cadmio. Los desarrolladores lograron minimizar las desventajas características de los tipos de baterías anteriores. Los primeros diseños industriales salieron al mercado a finales de los años 80.
Actualmente, se ha logrado aumentar significativamente la densidad de la energía almacenada en comparación con los primeros prototipos. Algunos expertos creen que aún no se ha alcanzado el límite de densidad.
Principio de funcionamiento y diseño de la batería Ni-Mh.
En primer lugar, vale la pena considerar cómo funciona una batería de NiMh. Como ya se mencionó, esta batería consta de varios componentes. Veámoslos con más detalle.
El ánodo aquí es una composición absorbente de hidrógeno. Es capaz de absorber grandes cantidades de hidrógeno en promedio; la cantidad de elemento absorbido puede exceder el volumen del electrodo en 1000 veces. Para lograr una estabilización completa, se agrega litio o lantano a la aleación.
Los cátodos están hechos de óxido de níquel. Esto le permite obtener una carga de alta calidad entre el cátodo y el ánodo. En la práctica, se pueden utilizar diversos tipos de cátodos en función de su diseño técnico:
- lámina;
- metal-cerámica;
- fieltro metálico;
- apretado;
- espuma de níquel (espuma de polímero).
Los cátodos de espuma de polímero y fieltro metálico tienen la mayor capacidad y vida útil.
El conductor entre ellos es alcalino. Aquí se utiliza hidróxido de potasio concentrado.
El diseño de la batería puede variar según los propósitos y tareas. La mayoría de las veces, se trata de un ánodo y un cátodo enrollados en un rollo, entre los cuales se encuentra un separador. También hay opciones donde las placas se colocan de forma alterna, dispuestas con un separador. Un elemento de diseño obligatorio es una válvula de seguridad; se activa cuando la presión dentro de la batería de emergencia aumenta a 2-4 MPa.
Qué tipos de baterías Ni-Mh existen y sus características técnicas
Todas las baterías Ni-Mh son baterías recargables (traducidas como baterías recargables). Las baterías de este tipo se fabrican en diferentes tipos y formas. Todos ellos están destinados a una variedad de propósitos y tareas.
Hay pilas que actualmente casi no se utilizan, o se utilizan de forma limitada. Estas baterías incluyen el tipo "Krona", estaba marcado como 6KR61, antes se usaban en todas partes, ahora solo se pueden encontrar en equipos viejos. Las baterías del tipo 6KR61 tenían un voltaje de 9v.
Analizaremos los principales tipos de baterías y sus características que se utilizan actualmente.
- AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO.. La capacidad oscila entre 1700 y 2900 mAh.
- AA.. A veces etiquetado como MN2400 o MX2400. Capacidad – 800-1000 mAh.
- CON. Baterías de tamaño mediano. Tienen una capacidad en el rango de 4500-6000 mAh.
- D. El tipo de batería más potente. Capacidad de 9000 a 11500 mAh.
Todas las baterías enumeradas tienen un voltaje de 1,5v. También existen algunos modelos con un voltaje de 1,2v. Voltaje máximo 12v (conectando 10 baterías de 1,2v).
Pros y contras de la batería Ni-Mh
Como ya se mencionó, este tipo de batería reemplazó a las variedades más antiguas. A diferencia de los análogos, el "efecto memoria" se redujo significativamente. También redujimos la cantidad de sustancias nocivas para la naturaleza utilizadas durante el proceso de creación.
Paquete de baterías de 8 baterías de 1,2v. Las ventajas incluyen los siguientes matices.
- Funciona bien a bajas temperaturas. Esto es especialmente importante para equipos utilizados al aire libre.
- “Efecto memoria” reducido. Pero todavía está presente.
- Baterías no tóxicas.
- Mayor capacidad en comparación con los análogos.
Las baterías de este tipo también tienen desventajas.
- Mayor valor de autodescarga.
- Más caro de producir.
- Después de aproximadamente 250-300 ciclos de carga/descarga, la capacidad comienza a disminuir.
- Vida útil limitada.
¿Dónde se utilizan las baterías de hidruro metálico de níquel?
Gracias a su gran capacidad, estas baterías se pueden utilizar en todas partes. Ya sea un destornillador o un dispositivo de medición complejo, en cualquier caso, dicha batería le proporcionará la cantidad de energía necesaria sin ningún problema.
En la vida cotidiana, estas baterías se utilizan con mayor frecuencia en dispositivos de iluminación portátiles y equipos de radio. Aquí muestran un buen desempeño y mantienen propiedades óptimas para el consumidor durante mucho tiempo. Además, se pueden utilizar pilas tanto desechables como reutilizables, recargadas periódicamente desde fuentes de energía externas.
Otra aplicación son los instrumentos. Debido a su suficiente capacidad, también se pueden utilizar en equipos médicos portátiles. Funcionan bien en tensiómetros y glucómetros. Dado que no se producen sobretensiones, no influye en el resultado de la medición.
Muchos instrumentos de medición tecnológicos deben utilizarse al aire libre, incluso en invierno. Aquí las baterías de hidruro metálico son simplemente insustituibles. Debido a su baja respuesta a temperaturas negativas, se pueden utilizar en las condiciones más difíciles.
Reglas de funcionamiento
Hay que tener en cuenta que las baterías nuevas tienen una resistencia interna bastante alta. Para lograr cierta reducción en este parámetro, debe descargar la batería a cero varias veces al comienzo de su uso. Para ello, conviene utilizar cargadores con esta función.
¡Atención! Esto no se aplica a las baterías desechables.
A menudo se puede escuchar la pregunta de cuántos voltios se pueden descargar una batería de Ni-Mh. De hecho, se puede descargar a parámetros casi nulos, en cuyo caso el voltaje no será suficiente para mantener el funcionamiento del dispositivo conectado. Incluso se recomienda en ocasiones esperar hasta que la batería esté completamente descargada. Esto ayuda a reducir el “efecto memoria”. En consecuencia, se prolonga la duración de la batería.
De lo contrario, el funcionamiento de baterías de este tipo no difiere del de sus contrapartes.
¿Es necesario bombear baterías Ni-Mh?
Una etapa importante de la operación es bombear la batería. Las baterías de hidruro metálico de níquel también requieren este procedimiento. Esto es especialmente importante después de un almacenamiento prolongado para restaurar la capacidad y el voltaje máximo.
Para hacer esto, descargue la batería a cero. Tenga en cuenta que se requiere una descarga eléctrica. Como resultado, debería obtener el voltaje mínimo. De esta forma podrás reactivar la batería, incluso si ha pasado bastante tiempo desde la fecha de fabricación. Cuanto más tiempo haya estado inactiva la batería, más ciclos de carga serán necesarios. Normalmente, se necesitan de 2 a 5 ciclos para restaurar la capacitancia y la resistencia.
Cómo restaurar la batería NiMH
A pesar de todas las ventajas y características, estas baterías siguen teniendo un "efecto memoria". Si la batería comienza a perder rendimiento, entonces se debe restaurar.
Antes de comenzar a trabajar, debe verificar la capacidad de la batería. A veces resulta que es casi imposible mejorar el rendimiento, en cuyo caso basta con sustituir la batería. También revisamos la batería en busca de mal funcionamiento.
El trabajo en sí es similar al bombeo. Pero aquí no logran una descarga completa, sino que simplemente reducen el voltaje a un nivel de 1v. Se necesitan 2-3 ciclos. Si durante este tiempo no fue posible lograr el resultado óptimo, la batería debe considerarse inutilizable. Al cargar, debe mantener el parámetro Delta Peak para una batería específica.
Almacenamiento y eliminación
Conviene almacenar la batería a una temperatura cercana a los 0°C. Este es el estado óptimo. También es necesario tener en cuenta que el almacenamiento debe realizarse sólo durante la fecha de caducidad; estos datos están indicados en el embalaje, pero la decodificación puede diferir de un fabricante a otro.
Fabricantes a los que vale la pena prestar atención.
Todos los fabricantes de baterías producen baterías Ni-Mh. En la siguiente lista puede ver las empresas más famosas que ofrecen productos similares.
- Energizante;
- Varta;
- Duracel;
- Minamoto;
- Eneloop;
- camellón;
- Panasonic;
- Irobot;
- Sanyo.
Si nos fijamos en la calidad, todos son más o menos iguales. Pero podemos destacar las baterías Varta y Panasonic; tienen la mejor relación calidad-precio. De lo contrario, puede utilizar cualquiera de las baterías enumeradas sin restricciones.
Agencia Federal para la Educación
Institución educativa estatal de educación profesional superior.
"UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TOMSK"
Instituto Electrotécnico
Dirección 551300 – Ingeniería eléctrica, electromecánica y tecnología eléctrica
Departamento – Accionamiento eléctrico y equipamiento eléctrico.
Resumen sobre la disciplina.
“Fuentes de suministro eléctrico garantizado e ininterrumpido para empresas industriales”
sobre el tema de las BATERÍAS DE NÍQUEL-HIDRURO METÁLICO
Alumnos del grupo 7M142
Krupina N.V._______________
Kondrashov S.A._____________
«_____»________________
Profesor Titular, Doctor en Ciencias Técnicas
Garganeev A.G._______________
"_____"___________2009
Tomsk – 2009
Introducción
1. Terminología
3. Baterías de hidruro metálico de níquel
4. Procesos básicos de las baterías Ni-MH
5. Diseño de electrodos de baterías Ni-MH.
6. Diseño de batería Ni-MH
7. Características de las baterías Ni-MH
8. Carga de la batería Ni-MH
9. Ventajas y desventajas de las baterías Ni-MH
10. Estándares y designaciones de baterías NM.
11. Almacenamiento y funcionamiento de baterías Ni-MH
12. Fabricantes y perspectivas de baterías NM.
13. Eliminación
Conclusión
Lista de fuentes utilizadas
Introducción
Es casi imposible imaginar el mundo moderno sin ningún tipo de tecnología electrónica. Las tecnologías digitales se han adaptado tan bien a nuestras vidas, haciéndolas más cómodas e interesantes, que simplemente no podemos rechazarlas.
Sin embargo, no debemos olvidar que para el funcionamiento de los dispositivos móviles se necesitan fuentes de alimentación portátiles que puedan satisfacer las necesidades cada vez mayores de la electrónica moderna. Hemos ganado WiFi y Bluetooth, liberándonos de los cables de datos, pero seguimos atados a las redes eléctricas.
La ciencia aplicada, sin embargo, no se queda quieta y ofrece cada vez más tipos nuevos de fuentes de electricidad. Por otro lado, sigue siendo extraño que a pesar de la presencia de tantas nuevas tecnologías, las baterías de nuestros teléfonos, smartphones, PDA y otros dispositivos sigan agotándose. Esto sucede porque la gente piensa en el manejo adecuado de la batería sólo cuando ha fallado por completo y puede desecharse con tranquilidad. Debe entenderse que reemplazar una batería puede costar bastante dinero. No decimos que a pocas personas les guste seguir estrictamente las reglas de funcionamiento, pero, lamentablemente, sólo así se puede maximizar la duración de la batería.
Hoy en día, son comunes las baterías de cinco esquemas electroquímicos diferentes: níquel-cadmio (Ni-Cd), níquel-hidruro metálico (Ni-MH), plomo-ácido (Sealed Lead Acid, SLA), iones de litio (Li-Ion) y polímero de litio (Li-Polymer). El factor determinante para todas las baterías enumeradas no es sólo la portabilidad (es decir, pequeño volumen y peso), sino también la alta confiabilidad y el largo tiempo de funcionamiento. Los principales parámetros de una batería son la densidad de energía (o energía específica en masa), el número de ciclos de carga/descarga y las tasas de carga y autodescarga. Una batería de plomo-ácido suele constar de dos placas (electrodos) colocadas en un electrolito (una solución acuosa de ácido sulfúrico). Una celda de níquel-cadmio tiene placas positivas y negativas enrolladas juntas y colocadas en un cilindro de metal. La placa positiva está hecha de hidróxido de níquel y la placa negativa está hecha de hidróxido de cadmio. Las dos placas están aisladas mediante un separador humedecido con electrolito.
Una batería de níquel-hidruro metálico es estructuralmente similar a una batería de níquel-cadmio, pero tiene una composición química diferente del electrolito y los electrodos. En una batería de iones de litio, los electrodos y el separador se colocan en un electrolito de sal de litio.
Hay una gran cantidad de mitos y leyendas sobre el modo de funcionamiento supuestamente ideal, los métodos de "entrenamiento", el almacenamiento, los métodos y modos de cargar y restaurar baterías, pero intentemos resolverlo.
1.Terminología
Una batería (del latín acumulador - recolector, accumulo - recolectar, acumular) es un dispositivo para almacenar energía con el fin de su uso posterior. Una batería eléctrica convierte la energía eléctrica en energía química y proporciona la conversión inversa según sea necesario. La batería se carga haciendo pasar corriente eléctrica a través de ella. Como resultado de las reacciones químicas provocadas, uno de los electrodos adquiere una carga positiva y el otro, negativa.
Una batería, como dispositivo eléctrico, se caracteriza por los siguientes parámetros principales: sistema electroquímico, voltaje, capacidad eléctrica, resistencia interna, corriente de autodescarga y vida útil.
La capacidad de la batería es la cantidad de energía que debe tener una batería completamente cargada. En cálculos prácticos, la capacidad generalmente se expresa en amperios-hora (
). El número de amperios hora indica el período de tiempo que una batería determinada funcionará a 1 amperio. Sin embargo, vale la pena agregar que los dispositivos móviles modernos usan corrientes mucho más bajas, por lo que la capacidad de la batería a menudo se mide en miliamperios-hora (o mAh). La capacidad nominal (como debe ser) siempre se indica en la propia batería o en su embalaje. Sin embargo, la capacidad real no siempre coincide con la capacidad nominal. En la práctica, la capacidad real de la batería oscila entre el 80% y el 110% del valor nominal.La capacidad específica es la relación entre la capacidad de la batería y sus dimensiones o peso.
Un ciclo es una secuencia de carga y descarga de una batería.
El efecto memoria es la pérdida de capacidad de la batería durante su funcionamiento. Se manifiesta en la tendencia de la batería a adaptarse al ciclo de trabajo en el que ha estado funcionando durante un período de tiempo determinado. En otras palabras, si cargas una batería varias veces sin descargarla por completo primero, parece “recordar” su estado y la próxima vez simplemente no podrá descargarse por completo, por lo tanto, su capacidad disminuye. A medida que aumenta el número de ciclos de carga-descarga, el efecto memoria se vuelve más pronunciado.
En tales condiciones de funcionamiento, se produce un aumento de cristales en la placa dentro de la batería (la estructura de las baterías se analizará más adelante), lo que reduce la superficie del electrodo. Con pequeñas formaciones cristalinas de la sustancia de trabajo interna, la superficie de los cristales es máxima, por lo tanto, la cantidad de energía almacenada por la batería también es máxima. Cuando las formaciones cristalinas aumentan durante el funcionamiento, el área de superficie del electrodo disminuye y, como resultado, la capacidad real disminuye.
La Figura 1 muestra el efecto del efecto memoria.
Figura 1 – Efecto memoria.
La autodescarga es la pérdida espontánea de energía almacenada por una batería con el tiempo. Este fenómeno es provocado por procesos redox que ocurren de forma espontánea y es inherente a todo tipo de baterías, independientemente de su sistema electroquímico. Para cuantificar la autodescarga se utiliza la cantidad de energía que pierde la batería durante un tiempo determinado, expresada como porcentaje del valor obtenido inmediatamente después de la carga. La autodescarga es máxima en las primeras 24 horas después de la carga, por lo que se estima tanto para el primer día como para el primer mes después de la carga. La cantidad de autodescarga de la batería depende en gran medida de la temperatura ambiente. Así, cuando la temperatura supera los 100°C, la autodescarga puede duplicarse.
2. Baterías: tipos y origen
Las posiciones de liderazgo en el mercado de producción de baterías las ocupan Japón, Taiwán, China y Corea del Sur, y están aumentando constantemente la escala de su presencia "modesta" en el mercado mundial.
Hoy en día existen en el mercado docenas de diseños diferentes de baterías y cada fabricante intenta lograr la combinación óptima de características: alta capacidad, tamaño y peso pequeños, rendimiento en un amplio rango de temperaturas y en condiciones extremas.
Al mismo tiempo, los estudios muestran que más del 65% de los usuarios de tecnología móvil y portátil quieren baterías aún más potentes y están dispuestos a pagar mucho dinero por poder utilizar su “coche” (o teléfono) durante varios días. sin recargar. Por eso, en la mayoría de los casos, es necesario adquirir una batería de mayor capacidad que la incluida en el kit.
Según el sistema electroquímico, las baterías se dividen en varios tipos:
Plomo-ácido (Plomo Ácido Sellado, SLA);
Níquel-cadmio (Ni-Cd);
Hidruro metálico de níquel (Ni-MH);
Iones de litio (Li-Ion);
Polímero de litio (Li-Pol);
Combustible.
Las baterías de plomo-ácido ya no se utilizan en los dispositivos electrónicos portátiles modernos, por lo que comenzaremos nuestro recorrido con baterías de níquel, que todavía se utilizan en baterías para cámaras fotográficas, portátiles, cámaras de vídeo y otros dispositivos.
El antepasado de las baterías de níquel fueron las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd), inventadas en 1899 por el científico sueco Waldmar Jungner. El principio de su funcionamiento era que el níquel actúa como electrodo positivo (cátodo) y el cadmio actúa como electrodo negativo (ánodo). Al principio se trataba de una batería abierta, en la que el oxígeno liberado durante la carga iba directamente a la atmósfera, lo que impedía la creación de una carcasa sellada y, sumado al alto coste de los materiales necesarios, ralentizó significativamente el inicio de la producción en masa. .
La principal diferencia entre las baterías de Ni-Cd y las de Ni-Mh es la composición. La base de la batería es la misma: es níquel, es un cátodo, pero los ánodos son diferentes. Para una batería de Ni-Cd, el ánodo es cadmio metálico; para una batería de Ni-Mh, el ánodo es un electrodo de hidruro metálico de hidrógeno.
Cada tipo de batería tiene sus pros y sus contras, conociéndolos podrás seleccionar con mayor precisión la batería que necesitas.
| Ventajas | Contras | |
| ni-cd |
|
|
| Ni-Mh |
|
|
¿El cargador antiguo encajará en la batería nueva si cambio la batería de Ni-Cd por una de Ni-Mh o viceversa?
El principio de carga de ambas baterías es absolutamente el mismo, por lo que se puede utilizar el cargador de la batería anterior. La regla básica para cargar estas baterías es que sólo se pueden cargar después de que estén completamente descargadas. Esta exigencia es consecuencia de que ambos tipos de baterías están sujetas al “efecto memoria”, aunque con las baterías de Ni-Mh este problema se minimiza.
¿Cómo almacenar correctamente las baterías Ni-Cd y Ni-Mh?
El mejor lugar para almacenar una batería es una habitación fresca y seca, ya que cuanto mayor sea la temperatura de almacenamiento, más rápido se autodescarga la batería. La batería se puede almacenar en cualquier condición que no sea completamente descargada o completamente cargada. La carga óptima es del 40-60%%. Una vez cada 2-3 meses, se debe recargar (debido a la presencia de autodescarga), descargar y cargar nuevamente al 40-60% de la capacidad. Es aceptable el almacenamiento hasta por cinco años. Después del almacenamiento, la batería debe descargarse, cargarse y luego usarse normalmente.
¿Puedo utilizar baterías de mayor o menor capacidad que la batería del kit original?
La capacidad de la batería es el tiempo de funcionamiento de su herramienta eléctrica con batería. En consecuencia, no existe absolutamente ninguna diferencia en la capacidad de la batería de una herramienta eléctrica. La diferencia real estará solo en el tiempo de carga de la batería y el tiempo de funcionamiento de la herramienta eléctrica con la batería. Al elegir la capacidad de la batería, debe partir de sus necesidades; si necesita trabajar más tiempo con una batería, elija baterías de mayor capacidad, si las baterías suministradas son completamente satisfactorias, entonces debe elegir baterías de capacidad igual o similar;
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Las baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) son similares en diseño a las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) y en procesos electroquímicos, a las baterías de níquel-hidrógeno. La energía específica de una batería de Ni-MH es significativamente mayor que la energía específica de las baterías de Ni-Cd y de hidrógeno (Ni-H2)
VÍDEO: Baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH)
Características comparativas de la batería.
| Opciones | ni-cd | Ni-H2 | NiMH |
| Tensión nominal, V | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
| Energía específica: Wh/kg | Wh/l | 20-40 60-120 |
40-55 60-80 |
50-80 100-270 |
| Vida útil: años | ciclos | 1-5 500-1000 |
2-7 2000-3000 |
1-5 500-2000 |
| Autodescarga, % | 20-30 (durante 28 días) |
20-30 (por 1 día) |
20-40 (durante 28 días) |
| Temperatura de funcionamiento, °C | -50 — +60 | -20 — +30 | -40 — +60 |
***La amplia distribución de algunos parámetros en la tabla se debe a los diferentes propósitos (diseños) de las baterías. Además, la tabla no tiene en cuenta los datos sobre baterías modernas con baja autodescarga.
Historia de la batería Ni-MH
El desarrollo de baterías de hidruro metálico de níquel (Ni-MH) comenzó en los años 50 y 70 del siglo pasado. El resultado fue una nueva forma de almacenar hidrógeno en baterías de níquel-hidrógeno utilizadas en naves espaciales. En el nuevo elemento, el hidrógeno se acumula en aleaciones de ciertos metales. En la década de 1960 se descubrieron aleaciones que absorben hidrógeno hasta 1.000 veces su propio volumen. Estas aleaciones constan de dos o más metales, uno de los cuales absorbe hidrógeno y el otro es un catalizador que promueve la difusión de átomos de hidrógeno en la red metálica. El número de posibles combinaciones de metales utilizados es prácticamente ilimitado, lo que permite optimizar las propiedades de la aleación. Para crear baterías de Ni-MH, fue necesario crear aleaciones que funcionen a baja presión de hidrógeno y temperatura ambiente. Actualmente, se continúa trabajando en la creación de nuevas aleaciones y sus tecnologías de procesamiento en todo el mundo. Las aleaciones de níquel con metales de tierras raras pueden proporcionar hasta 2000 ciclos de carga y descarga de la batería y al mismo tiempo reducir la capacidad del electrodo negativo en no más del 30%. La primera batería de Ni-MH, que utilizaba una aleación de LaNi5 como principal material activo del electrodo de hidruro metálico, fue patentada por Bill en 1975. En los primeros experimentos con aleaciones de hidruro metálico, las baterías de Ni-MH eran inestables y la capacidad requerida de la batería no podía alcanzarse. lograrse. Por lo tanto, el uso industrial de las baterías de Ni-MH comenzó solo a mediados de los años 80, después de la creación de la aleación La-Ni-Co, que permite la absorción electroquímicamente reversible de hidrógeno durante más de 100 ciclos. Desde entonces, el diseño de las baterías recargables Ni-MH se ha mejorado continuamente para aumentar su densidad energética. La sustitución del electrodo negativo permitió aumentar entre 1,3 y 2 veces el contenido de masa activa del electrodo positivo, que determina la capacidad de la batería. Por lo tanto, las baterías de Ni-MH tienen características energéticas específicas significativamente más altas en comparación con las baterías de Ni-Cd. El éxito de la difusión de las baterías de hidruro metálico de níquel estuvo garantizado por la alta densidad energética y la no toxicidad de los materiales utilizados en su producción.
Procesos básicos de las baterías Ni-MH
Las baterías Ni-MH utilizan un electrodo de óxido de níquel como electrodo positivo, al igual que una batería de níquel-cadmio, y utilizan un electrodo de níquel-tierras raras que absorbe hidrógeno en lugar de un electrodo negativo de cadmio. En el electrodo positivo de óxido de níquel de una batería Ni-MH se produce la siguiente reacción:
Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e - (carga) NiOOH + H 2 O + e - → Ni(OH) 2 + OH - (descarga)
En el electrodo negativo, el metal con hidrógeno absorbido se convierte en un hidruro metálico:
M + H 2 O + e - → MH + OH- (carga) MH + OH - → M + H 2 O + e - (descarga)
La reacción general en una batería Ni-MH se escribe de la siguiente manera:
Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (carga) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (descarga)
El electrolito no participa en la reacción principal de formación de corriente. Después de alcanzar el 70-80% de la capacidad y al recargar, comienza a liberarse oxígeno en el electrodo de óxido de níquel,
2OH- → 1/2O 2 + H2O + 2e - (recarga)
que se restablece en el electrodo negativo:
1/2O 2 + H 2 O + 2e - → 2OH - (recarga)
Las dos últimas reacciones proporcionan un ciclo cerrado de oxígeno. Cuando se reduce el oxígeno, se proporciona un aumento adicional en la capacidad del electrodo de hidruro metálico debido a la formación del grupo OH.
Diseño de electrodos de baterías Ni-MH.
Electrodo de hidrógeno metálico
El principal material que define las características de una batería Ni-MH es una aleación absorbente de hidrógeno, que puede absorber 1000 veces su propio volumen de hidrógeno. Las más extendidas son las aleaciones del tipo LaNi5, en las que parte del níquel se sustituye por manganeso, cobalto y aluminio para aumentar la estabilidad y actividad de la aleación. Para reducir el costo, algunas empresas manufactureras utilizan metal misch en lugar de lantano (Mm, que es una mezcla de elementos de tierras raras, su proporción en la mezcla es cercana a la proporción en los minerales naturales), que además del lantano también incluye cerio, praseodimio y neodimio. Durante el ciclo de carga-descarga, la expansión y contracción de la red cristalina de las aleaciones absorbentes de hidrógeno se produce entre un 15 y un 25% debido a la absorción y desorción de hidrógeno. Tales cambios conducen a la formación de grietas en la aleación debido a un aumento de la tensión interna. La formación de grietas provoca un aumento de la superficie que está sujeta a corrosión al interactuar con un electrolito alcalino. Por estas razones, la capacidad de descarga del electrodo negativo disminuye gradualmente. En una batería con una cantidad limitada de electrolito, esto crea problemas asociados con la redistribución del electrolito. La corrosión de la aleación conduce a la pasividad química de la superficie debido a la formación de óxidos e hidróxidos resistentes a la corrosión, que aumentan la sobretensión de la principal reacción generadora de corriente del electrodo de hidruro metálico. La formación de productos de corrosión se produce con el consumo de oxígeno e hidrógeno de la solución electrolítica, lo que, a su vez, provoca una disminución de la cantidad de electrolito en la batería y un aumento de su resistencia interna. Para frenar los indeseables procesos de dispersión y corrosión de las aleaciones, que determinan la vida útil de las baterías Ni-MH, se utilizan dos métodos principales (además de optimizar la composición y el modo de producción de la aleación). El primer método consiste en microencapsular partículas de aleación, es decir. al cubrir su superficie con una fina capa porosa (5-10%), en peso de níquel o cobre. El segundo método, el más utilizado actualmente, implica tratar la superficie de partículas de aleación en soluciones alcalinas para formar películas protectoras permeables al hidrógeno.
Electrodo de óxido de níquel
Los electrodos de óxido de níquel en producción en masa se fabrican con las siguientes modificaciones de diseño: laminillas, sinterizados sin laminillas (cermet) y prensados, incluidos electrodos de tableta. En los últimos años se han comenzado a utilizar electrodos de fieltro y espuma de polímero sin láminas.
Electrodos laminares
Los electrodos laminares son un conjunto de cajas perforadas (laminillas) interconectadas hechas de una tira delgada de acero niquelado (0,1 mm de espesor).
Electrodos sinterizados (cermet)
Los electrodos de este tipo constan de una base metalocerámica porosa (con una porosidad de al menos el 70%), en cuyos poros se encuentra la masa activa. La base está hecha de polvo fino de carbonilníquel que, mezclado con carbonato de amonio o urea (60-65% de níquel, el resto es carga), se prensa, lamina o pulveriza sobre una malla de acero o níquel. Luego, la malla con el polvo se somete a un tratamiento térmico en una atmósfera reductora (generalmente en una atmósfera de hidrógeno) a una temperatura de 800-960 ° C, mientras que el carbonato de amonio o la urea se descompone y volatiliza, y el níquel se sinteriza. Las bases así obtenidas tienen un espesor de 1-2,3 mm, una porosidad del 80-85% y un radio de poro de 5-20 micras. La base se impregna alternativamente con una solución concentrada de nitrato de níquel o sulfato de níquel y una solución alcalina calentada a 60-90 ° C, lo que favorece la precipitación de óxidos e hidróxidos de níquel. Actualmente también se utiliza el método de impregnación electroquímica, en el que el electrodo se somete a un tratamiento catódico en una solución de nitrato de níquel. Debido a la formación de hidrógeno, la solución en los poros de la placa se alcaliniza, lo que conduce a la precipitación de óxidos e hidróxidos de níquel en los poros de la placa. Los electrodos de lámina se encuentran entre los tipos de electrodos sinterizados. Los electrodos se producen aplicando una emulsión de alcohol de polvo de carbonilo de níquel que contiene aglutinantes a una cinta de níquel perforada delgada (0,05 mm) en ambos lados, mediante pulverización, sinterización y posterior impregnación química o electroquímica con reactivos. El espesor del electrodo es de 0,4-0,6 mm.
Electrodos prensados
Los electrodos prensados se fabrican presionando la masa activa bajo una presión de 35-60 MPa sobre una malla o cinta de acero perforada. La masa activa se compone de hidróxido de níquel, hidróxido de cobalto, grafito y un aglutinante.
Electrodos de fieltro metálico
Los electrodos de fieltro metálico tienen una base muy porosa hecha de níquel o fibras de carbono. La porosidad de estas bases es del 95% o más. El electrodo de fieltro está fabricado a base de polímero niquelado o fieltro de grafito de carbono. El espesor del electrodo, según su finalidad, oscila entre 0,8 y 10 mm. La masa activa se introduce en el fieltro mediante diferentes métodos en función de su densidad. Se puede utilizar en lugar de fieltro. espuma de níquel, obtenido mediante niquelado de espuma de poliuretano seguido de recocido en un ambiente reductor. Generalmente se añade una pasta que contiene hidróxido de níquel y un aglutinante a un medio muy poroso mediante extensión. Después de eso, la base con la pasta se seca y se enrolla. Los electrodos de fieltro y polímero de espuma se caracterizan por una alta capacidad específica y una larga vida útil.
Diseño de batería Ni-MH
Baterías cilíndricas Ni-MH
Los electrodos positivo y negativo, separados por un separador, se enrollan en un rollo, que se inserta en la carcasa y se cierra con una tapa hermética con una junta (Figura 1). La tapa tiene una válvula de seguridad que se activa a una presión de 2-4 MPa en caso de falla durante el funcionamiento con batería.
Fig.1. Diseño de batería de hidruro metálico de níquel (Ni-MH): 1 cuerpo, 2 cubiertas, tapa de 3 válvulas, 4 válvulas, colector de 5 electrodos positivos, 6 anillos aislantes, 7 electrodos negativos, 8 separadores, 9 - electrodo positivo, 10 aisladores.
Baterías prismáticas Ni-MH
En las baterías prismáticas de Ni-MH, los electrodos positivo y negativo se colocan alternativamente y entre ellos se coloca un separador. El bloque de electrodos se inserta en una caja de metal o plástico y se cierra con una tapa hermética. Generalmente se instala una válvula o sensor de presión en la tapa (Figura 2).
Fig.2. Diseño de batería Ni-MH: 1 cuerpo, 2 tapas, 3 tapas de válvulas, 4 válvulas, 5 juntas aislantes, 6 aislantes, 7 electrodos negativos, 8 separadores, 9 electrodos positivos.
Las baterías de Ni-MH utilizan un electrolito alcalino que consiste en KOH con la adición de LiOH. Como separador en las baterías Ni-MH se utilizan polipropileno y poliamida no tejidos con un espesor de 0,12-0,25 mm, tratados con un agente humectante.
Electrodo positivo
Las baterías de Ni-MH utilizan electrodos positivos de óxido de níquel similares a los utilizados en las baterías de Ni-Cd. Las baterías Ni-MH utilizan principalmente electrodos de metal-cerámica y, en los últimos años, fieltro y espuma de polímero (ver arriba).
electrodo negativo
Cinco diseños de electrodo negativo de hidruro metálico (ver arriba) han encontrado aplicación práctica en baterías Ni-MH: - laminar, cuando el polvo de una aleación que absorbe hidrógeno, con o sin aglutinante, se presiona en una malla de níquel; — espuma de níquel, cuando se introduce una pasta con una aleación y un aglutinante en los poros de una base de espuma de níquel, y luego se seca y se prensa (lamina); — lámina, cuando se aplica una pasta con una aleación y un aglutinante sobre una lámina perforada de níquel o de acero niquelado, y luego se seca y se prensa; - laminado, cuando el polvo de la masa activa, que consiste en una aleación y un aglutinante, se aplica mediante laminación (laminación) sobre una rejilla extensible de níquel o una malla de cobre; - sinterizado, cuando el polvo de aleación se presiona sobre una malla de níquel y luego se sinteriza en una atmósfera de hidrógeno. Las capacitancias específicas de los electrodos de hidruro metálico de diferentes diseños tienen valores similares y están determinadas principalmente por la capacitancia de la aleación utilizada.
Características de las baterías Ni-MH. Características eléctricas
Tensión de circuito abierto
Valor de tensión de circuito abierto Uр.к. Los sistemas Ni-MH son difíciles de determinar con precisión debido a la dependencia del potencial de equilibrio del electrodo de óxido de níquel del grado de oxidación del níquel, así como a la dependencia del potencial de equilibrio del electrodo de hidruro metálico del grado de saturación. con hidrógeno. 24 horas después de cargar la batería, el voltaje del circuito abierto de una batería Ni-MH cargada está en el rango de 1,30-1,35 V.
Tensión de descarga nominal
Uр con una corriente de descarga normalizada Iр = 0,1-0,2C (C es la capacidad nominal de la batería) a 25°C es 1,2-1,25V, el voltaje final habitual es 1V. El voltaje disminuye al aumentar la carga (ver Figura 3)
Fig.3. Características de descarga de una batería Ni-MH a una temperatura de 20°C y diferentes corrientes de carga normalizadas: 1-0,2C; 2-1C; 3-2C; 4-3С
Capacidad de la batería
Al aumentar la carga (disminuir el tiempo de descarga) y disminuir la temperatura, la capacidad de la batería Ni-MH disminuye (Figura 4). El efecto de la reducción de la temperatura sobre la capacidad es especialmente notable a altas tasas de descarga y a temperaturas inferiores a 0°C.
Fig.4. Dependencia de la capacidad de descarga de una batería Ni-MH de la temperatura a diferentes corrientes de descarga: 1-0,2C; 2-1C; 3-3C
Seguridad y vida útil de las baterías Ni-MH.
Durante el almacenamiento, la batería Ni-MH se descarga automáticamente. Después de un mes a temperatura ambiente, la pérdida de capacidad es del 20-30%, y con un mayor almacenamiento las pérdidas disminuyen al 3-7% por mes. La tasa de autodescarga aumenta al aumentar la temperatura (ver Figura 5).
Fig.5. Dependencia de la capacidad de descarga de una batería Ni-MH del tiempo de almacenamiento a diferentes temperaturas: 1-0°C; 2-20°C; 3-40°С
Carga de batería Ni-MH
El tiempo de funcionamiento (número de ciclos de carga y descarga) y la vida útil de una batería Ni-MH están determinados en gran medida por las condiciones de funcionamiento. El tiempo de funcionamiento disminuye al aumentar la profundidad y la velocidad de descarga. El tiempo de funcionamiento depende de la velocidad de carga y del método de seguimiento de su finalización. Dependiendo del tipo de baterías Ni-MH, el modo de funcionamiento y las condiciones de funcionamiento, las baterías proporcionan de 500 a 1800 ciclos de carga y descarga con una profundidad de descarga del 80% y tienen una vida útil (en promedio) de 3 a 5 años.
Para garantizar un funcionamiento confiable de la batería Ni-MH durante el período de garantía, debe seguir las recomendaciones e instrucciones del fabricante. Se debe prestar la mayor atención al régimen de temperatura. Es aconsejable evitar sobredescargas (por debajo de 1V) y cortocircuitos. Se recomienda utilizar baterías Ni-MH para el fin previsto, evitar combinar baterías usadas y no utilizadas y no soldar cables u otras piezas directamente a la batería. Las baterías Ni-MH son más sensibles a la sobrecarga que las baterías Ni-Cd. La sobrecarga puede provocar una fuga térmica. La carga se realiza normalmente con corriente Iз=0,1С durante 15 horas. La recarga compensatoria se realiza con corriente Iз=0,01-0,03С durante 30 horas o más. Son posibles cargas aceleradas (4 - 5 horas) y rápidas (1 hora) para baterías Ni-MH con electrodos altamente activos. Con tales cargas, el proceso se controla mediante cambios de temperatura ΔT y voltaje ΔU y otros parámetros. La carga rápida se utiliza, por ejemplo, para las baterías Ni-MH que alimentan ordenadores portátiles, teléfonos móviles y herramientas eléctricas, aunque ahora los ordenadores portátiles y los teléfonos móviles utilizan principalmente baterías de iones de litio y de polímero de litio. También se recomienda un método de carga de tres etapas: la primera etapa de carga rápida (1C y superior), una carga a una velocidad de 0,1C durante 0,5-1 hora para la recarga final y una carga a una velocidad de 0,05-0,02 C como recarga compensatoria. La información sobre los métodos de carga de las baterías Ni-MH suele estar contenida en las instrucciones del fabricante y la corriente de carga recomendada está indicada en la caja de la batería. La tensión de carga Uz con Iz = 0,3-1C se encuentra en el rango de 1,4-1,5V. Debido a la liberación de oxígeno en el electrodo positivo, la cantidad de electricidad transferida durante la carga (Q3) es mayor que la capacidad de descarga (Cp). Al mismo tiempo, el rendimiento de la capacidad (100 Sr/Qz) es del 75-80% y del 85-90%, respectivamente, para las baterías de disco y cilíndricas de Ni-MH.
Control de carga y descarga
Para evitar la sobrecarga de las baterías Ni-MH, se pueden utilizar los siguientes métodos de control de carga con los sensores adecuados instalados en las baterías o cargadores:
- Método de terminación de carga basado en la temperatura absoluta Tmax. La temperatura de la batería se monitorea constantemente durante el proceso de carga, y cuando se alcanza el valor máximo, se interrumpe la carga rápida;
- método de terminación de carga basado en la tasa de cambio de temperatura ΔT/Δt. Con este método, la pendiente de la curva de temperatura de la batería se monitorea constantemente durante el proceso de carga, y cuando este parámetro supera un cierto valor establecido, la carga se interrumpe;
- Método de detener la carga utilizando un delta de voltaje negativo -ΔU. Al final de la carga de la batería, durante el ciclo del oxígeno, su temperatura comienza a aumentar, provocando una disminución del voltaje;
- método de terminación de la carga basado en el tiempo máximo de carga t;
- Método de terminación de carga basado en la presión máxima Pmax. Normalmente se utiliza en baterías prismáticas de gran tamaño y capacidad. El nivel de presión permitido en un acumulador prismático depende de su diseño y se encuentra en el rango de 0,05 a 0,8 MPa;
- Método de terminación de carga basado en el voltaje máximo Umax. Se utiliza para cortar la carga de baterías con alta resistencia interna, que aparece al final de su vida útil por falta de electrolito o por bajas temperaturas.
Cuando se utiliza el método Tmax, la batería puede sobrecargarse si la temperatura ambiente desciende, o la batería puede quedar insuficientemente cargada si la temperatura ambiente aumenta significativamente. El método ΔT/Δt se puede utilizar de forma muy eficaz para detener la carga a bajas temperaturas ambiente. Pero si a temperaturas más altas se utiliza solo este método, las baterías dentro de los paquetes de baterías estarán sujetas a temperaturas indeseablemente altas antes de que se pueda alcanzar el valor ΔT/Δt para el apagado. Para un valor dado de ΔT/Δt, se puede obtener una capacitancia de entrada mayor a una temperatura ambiente más baja que a una temperatura más alta. Al comienzo de la carga de la batería (así como al final de la carga), la temperatura aumenta rápidamente, lo que puede provocar una interrupción prematura de la carga cuando se utiliza el método ΔT/Δt. Para eliminar esto, los desarrolladores de cargadores utilizan temporizadores para el retraso inicial de la respuesta del sensor utilizando el método ΔT/Δt. El método -ΔU es eficaz para detener la carga a temperaturas ambiente bajas en lugar de temperaturas elevadas. En este sentido, el método es similar al método ΔT/Δt. Para garantizar la finalización de la carga en los casos en que circunstancias imprevistas impidan la interrupción normal de la carga, también se recomienda utilizar un control de temporizador para regular la duración de la operación de carga (método t). Así, para cargar rápidamente baterías con corrientes normalizadas de 0,5-1C a temperaturas de 0-50 °C, es aconsejable utilizar simultáneamente los métodos Tmax (con una temperatura de apagado de 50-60 °C dependiendo del diseño de las baterías y baterías), -ΔU (5-15 mV por batería), t (normalmente para obtener el 120% de la capacidad nominal) y Umax (1,6-1,8 V por batería). En lugar del método -ΔU, se puede utilizar el método ΔT/Δt (1-2 °C/min) con un temporizador de retardo inicial (5-10 min). Para el control de carga, consulte también el artículo correspondiente. Después de cargar rápidamente la batería, los cargadores permiten conmutarla para recargarla con una corriente normalizada de 0,1 C - 0,2 C durante un tiempo determinado. Para las baterías Ni-MH, no se recomienda cargarlas a voltaje constante, ya que puede ocurrir una "falla térmica" de las baterías. Esto se debe a que al final de la carga hay un aumento de corriente, que es proporcional a la diferencia entre el voltaje de la fuente de alimentación y el voltaje de la batería, y el voltaje de la batería al final de la carga disminuye debido a la aumento de temperatura. A bajas temperaturas se debe reducir la velocidad de carga. De lo contrario, el oxígeno no tendrá tiempo de recombinarse, lo que provocará un aumento de presión en la batería. Para el funcionamiento en tales condiciones, se recomiendan baterías Ni-MH con electrodos muy porosos.
Ventajas y desventajas de las baterías Ni-MH
Un aumento significativo en parámetros energéticos específicos no es la única ventaja de las baterías de Ni-MH sobre las de Ni-Cd. El rechazo del cadmio también significa una transición hacia una producción más respetuosa con el medio ambiente. El problema del reciclaje de baterías gastadas también es más fácil de solucionar. Estas ventajas de las baterías de Ni-MH han determinado el crecimiento más rápido de sus volúmenes de producción entre todas las empresas de baterías líderes del mundo en comparación con las baterías de Ni-Cd.
Las baterías Ni-MH no tienen el "efecto memoria" característico de las baterías Ni-Cd debido a la formación de niquelato en el electrodo negativo de cadmio. Sin embargo, los efectos asociados con la recarga del electrodo de óxido de níquel persisten. La disminución de la tensión de descarga que se observa con recargas frecuentes y prolongadas, al igual que con las baterías de Ni-Cd, se puede eliminar realizando periódicamente varias descargas de hasta 1V - 0,9V. Basta con realizar este tipo de descargas una vez al mes. Sin embargo, las baterías de níquel-hidruro metálico son inferiores a las baterías de níquel-cadmio, a las que están destinadas a reemplazar, en algunas características de rendimiento:
- Las baterías de Ni-MH funcionan eficazmente en un rango más estrecho de corrientes operativas, lo que se asocia con una desorción limitada de hidrógeno del electrodo de hidruro metálico a velocidades de descarga muy altas;
- Las baterías Ni-MH tienen un rango de temperatura de funcionamiento más estrecho: la mayoría de ellas no funcionan a temperaturas inferiores a -10 °C y superiores a +40 °C, aunque en algunas series de baterías, los ajustes en las recetas han ampliado los límites de temperatura;
- Durante la carga de baterías Ni-MH, se genera más calor que cuando se cargan baterías Ni-Cd, por lo tanto, para evitar el sobrecalentamiento de las baterías Ni-MH durante una carga rápida y/o una sobrecarga significativa, se utilizan fusibles térmicos o relés térmicos. instalados en ellos, que están ubicados en la pared de una de las baterías en la parte central de la batería (esto se aplica a conjuntos de baterías industriales);
- Las baterías Ni-MH tienen una mayor autodescarga, que está determinada por la inevitable reacción del hidrógeno disuelto en el electrolito con el electrodo positivo de óxido de níquel (pero, gracias al uso de aleaciones especiales del electrodo negativo, fue posible reducir la tasa de autodescarga a valores cercanos a los de las baterías de Ni-Cd);
- El peligro de sobrecalentamiento al cargar una de las baterías Ni-MH de la batería, así como la inversión de una batería de menor capacidad cuando la batería está descargada, aumenta con el desajuste de los parámetros de la batería como resultado de ciclos prolongados, por lo que el no todos los fabricantes recomiendan la creación de baterías a partir de más de 10 baterías;
- la pérdida de capacidad del electrodo negativo que se produce en una batería Ni-MH cuando se descarga por debajo de 0 V es irreversible, lo que plantea requisitos más estrictos para la selección de baterías en la batería y el control del proceso de descarga que en el caso de utilizar Baterías de Ni-Cd; por regla general, se recomienda descargar a 1 V/ac en baterías de bajo voltaje y hasta 1,1 V/ac en una batería de 7-10 baterías.
Como se señaló anteriormente, la degradación de las baterías de Ni-MH está determinada principalmente por una disminución en la capacidad de sorción del electrodo negativo durante el ciclo. Durante el ciclo de carga-descarga, el volumen de la red cristalina de la aleación cambia, lo que conduce a la formación de grietas y posterior corrosión durante la reacción con el electrolito. La formación de productos de corrosión se produce con la absorción de oxígeno e hidrógeno, como resultado de lo cual disminuye la cantidad total de electrolito y aumenta la resistencia interna de la batería. Cabe señalar que las características de las baterías Ni-MH dependen significativamente de la aleación del electrodo negativo y de la tecnología de procesamiento de la aleación para aumentar la estabilidad de su composición y estructura. Esto obliga a los fabricantes de baterías a seleccionar cuidadosamente los proveedores de aleaciones y a los consumidores de baterías a seleccionar cuidadosamente la empresa fabricante.
Basado en materiales de los sitios powerinfo.ru, "Chip and Dip"
¿Cómo se debe restaurar una batería Ni─MH y por qué es importante?
Los fabricantes anuncian las baterías de Ni─MH como baterías con alta capacidad energética, resistentes al frío y libres de las desventajas de las baterías de cadmio. De hecho, este tipo de batería no contiene una sustancia tan nociva como el cadmio. La producción y procesamiento de baterías de Ni─MH no presenta las mismas dificultades que las de Ni─Cd. Pero todavía tienen algunas desventajas de las baterías de cadmio. Por ejemplo, el “efecto memoria” permaneció. Y, en general, los Ni─MH son muy sensibles a los modos de carga y descarga. Las baterías de hidruro metálico de níquel requieren dispositivos avanzados para cargarse. Además, para prolongar la vida útil de dichos elementos, es necesario restaurarlos periódicamente. Hablemos de cómo se puede hacer esto.
A pesar de las ventajas de las baterías de níquel-hidruro metálico sobre las de níquel-cadmio, tienen una serie de desventajas. Y deben tenerse en cuenta durante la operación.
Para empezar, cabe señalar que el Ni─Cd es más caro. Es cierto que la tecnología no se detiene y el precio de este tipo de baterías se vuelve gradualmente comparable. En este caso, estamos hablando de baterías del factor de forma común AA (“dedo”) y AAA (“dedo meñique”). tienen un "efecto memoria" más pronunciado, pero, sin embargo, las baterías de hidruro metálico de níquel también enfrentan este problema.
Las baterías de hidruro metálico de níquel tienen menos ciclos de carga y descarga. El primer deterioro de sus características operativas se observa después de 200-300 ciclos de carga y descarga. Este tipo de batería tiene una mayor autodescarga en comparación con las baterías de Ni─Cd (aproximadamente 1,5 veces).
Vale la pena señalar un punto más. Las baterías de hidruro metálico de níquel pueden entregar corriente elevada, pero no se recomienda establecer valores superiores a 0,5*C durante la descarga. Esto conduce a una reducción significativa en el número de ciclos de carga-descarga y una disminución de la vida útil. Por ahora, donde se requieren altas corrientes de descarga, se siguen utilizando baterías de Ni─Cd.
No olvides que un cargador para baterías Ni-MH funcionará sin problemas con baterías de níquel-cadmio, pero no al revés.
Carga de baterías de hidruro metálico de níquel
La carga de baterías de hidruro metálico de níquel puede realizarse por goteo y de forma rápida. Los fabricantes no recomiendan la carga lenta debido a la dificultad para detectar cuándo se ha detenido el flujo de corriente a la batería. Como resultado, puede producirse una sobrecarga grave y una degradación de la batería. Como regla general, las baterías Ni─MH se cargan mediante una opción de carga rápida o acelerada. Al mismo tiempo, la eficiencia de carga es mayor que con la carga por goteo. La corriente de carga en este caso se establece en 0,5─1C.
Debido al “efecto memoria”, las celdas de hidruro metálico de níquel pueden perder una parte importante de su capacidad. Se manifiesta menos que en el níquel-cadmio, pero todavía está presente. El efecto memoria se manifiesta durante ciclos repetidos de descarga incompleta y carga posterior. Como resultado de esta operación, la batería “recuerda” un límite de descarga cada vez más bajo, por lo que la capacidad disminuye. Parte de la masa activa de la batería se pierde durante el proceso.
Para eliminar este efecto, se recomienda reacondicionar o entrenar las baterías periódicamente. Para hacer esto, un cargador o una bombilla descarga la batería a 0,8-1 voltios y luego completa el proceso de carga. Si la batería no se ha restaurado durante mucho tiempo, se recomienda realizar varios ciclos de este tipo. La frecuencia recomendada de dicha formación es una vez al mes.
Los fabricantes de baterías Ni─MH afirman que el “efecto memoria” ocupa aproximadamente el 5 por ciento de la capacidad. Restaurar esta cantidad de capacidad como resultado del entrenamiento es muy posible. En principio, esto se puede medir descargando una batería completamente cargada. Para hacer esto, necesitarás detectar el tiempo de descarga y multiplicarlo por la corriente de descarga. Esta será la capacidad que deberá compararse con el valor nominal. Algunos dispositivos, por ejemplo, toman medidas automáticamente.
Un punto importante a la hora de restaurar baterías Ni─MH es que el cargador tenga una función de descarga de batería con control de voltaje mínimo. Esto es necesario para evitar que la batería se descargue profundamente durante la recuperación (por debajo de 0,8-1 voltios). Esto es indispensable para aquellos casos en los que no se conoce el estado inicial de carga de la batería y no es posible estimar el tiempo aproximado de descarga.
Cuando no se conoce el estado de carga de la batería, es necesario descargarla con una bombilla u otra resistencia bajo control de voltaje constante. De lo contrario, dicha restauración de la batería provocará una descarga profunda. Si está restaurando una batería completa con elementos conectados en serie, es mejor cargarlos primero por completo para igualar el grado de carga.
En general, con respecto a la restauración de baterías de níquel-hidruro metálico, cabe señalar el siguiente punto. Si la batería ya ha funcionado durante varios años, dicha restauración mediante descarga y carga completas puede resultar inútil. Esta restauración es útil como mantenimiento preventivo periódico durante el funcionamiento de la batería. El hecho es que durante el funcionamiento de las baterías Ni─MH, paralelamente a la aparición del "efecto memoria", se produce un cambio en la composición y el volumen del electrolito. Para las baterías de níquel-cadmio, existen ejemplos de restauración añadiendo agua destilada a las celdas. Esto se discutió en el artículo sobre.
También me gustaría señalar que es mejor restaurar los elementos por separado y no toda la batería.
