¿Cuál es la diferencia entre la batería de níquel-cadmio y la batería de níquel-hidrógeno?

¿Cuál es la diferencia entre la batería de níquel-cadmio y la batería de níquel-hidrógeno?

Diferencia entre la batería recargable y la batería ordinaria: además de las diferencias de voltaje en los terminales, todavía hay dos diferencias: Primero, la resistencia interna de la batería recargable es mucho menor que la de la batería ordinaria, como medir una sección número 5 con un multímetro digital. La corriente de cortocircuito de las baterías ordinarias está generalmente por debajo de 3A, y la corriente de cortocircuito de una batería de níquel-cadmio o níquel-hidrógeno No. 5 es generalmente superior a 4A. Es por esto que estamos juzgando verdadero y falso níquel-cadmio y níquel-hidrógeno. Al cargar la batería, puede usar un medidor digital para medir su corriente de cortocircuito instantánea para distinguir. En segundo lugar, las características de descarga de las baterías recargables de níquel-cadmio y de níquel-hidrógeno son diferentes de las de las baterías ordinarias, especialmente cuando se termina la descarga. En el proceso de descarga de las baterías ordinarias, el voltaje del terminal se reduce gradualmente en 1,5 V con el aumento de la cantidad de descarga, y no hay un cambio repentino del voltaje del terminal, mientras que las baterías de níquel-cadmio y níquel-hidrógeno son diferentes durante el proceso de descarga. El voltaje terminal apenas cambia con la cantidad de descarga, pero una vez que se completa la descarga. El voltaje del terminal se redujo de aproximadamente 1,2 V a aproximadamente 1,0 V y la corriente de descarga se redujo en un factor de dos. Descarga continua con una caída de voltaje de 1.0 V o menos llamada sobredescarga, que es dañina para la batería y afecta la vida útil.

Las baterías recargables que utilizamos actualmente se clasifican generalmente en cuatro categorías según su composición química: baterías de níquel-cadmio (NiCd), baterías de níquel-hidrógeno (NiMH), baterías de plomo-ácido (PbSO4) y baterías de iones de litio (Li +). ). Aquí hay una breve introducción a estos cuatro tipos de baterías recargables:

(1) Batería de plomo-ácido: es un tipo de batería recargable que apareció antes, que es una batería de automóvil común. Hay dos tipos de baterías de plomo-ácido ordinarias y baterías de plomo-ácido selladas con válvula. El primero fue reemplazado gradualmente por el segundo debido al uso inconveniente y la grave contaminación ambiental. Las luces de emergencia que utilizamos son generalmente baterías de este tipo, con un ciclo de vida normal de 1000 a 1200 veces.

(2) Batería de níquel-cadmio: también es una batería temprana. Es decir, la batería portátil que más utilizan las personas en la actualidad. El voltaje nominal de una sola batería es 1.25V, y su capacidad (la capacidad de la batería recargable se expresa por la corriente (mA) multiplicada por la hora (h). Si la capacidad de una batería es 500MA, significa que el La batería puede descargarse a una corriente de 500MA. Hora) Para la quinta batería general (tipo AA) entre 450 y 800MA, la frecuencia de carga del ciclo normal es más de 500 veces, pero si se usa incorrectamente, acortará en gran medida el número de usos. Las baterías de níquel-cadmio tienen un fenómeno llamado "efecto memoria". Cuando las personas cargan una batería de níquel-cadmio que no se ha descargado, la batería "registra" automáticamente un punto que no está completamente descargado. Cuando la próxima carga llegue a este punto, exhibirá las mismas características que la batería descargada. De esta forma, aunque la batería no se ha descargado por completo, la capacidad se reduce al mismo tiempo. Este es el llamado "efecto memoria". La esencia es que se genera una estructura de cristal dendrítico en el electrodo. Este "efecto memoria" es exclusivo de la batería de níquel-cadmio. De. Afectará seriamente la capacidad de la batería y reducirá su vida útil. Por lo tanto, el níquel cadmio debe descargarse completamente antes de que se cargue la batería, para que pueda recargarse después de la descarga, y no debe repetirlo al usar esta batería. Al cargar la batería, la mayoría de los cargadores disponibles comercialmente que se cargan automáticamente tendrán una pequeña corriente de carga. La batería se cargará completamente durante al menos 15 horas y no se descargará completamente. Algunos cargadores con mejores funciones entrarán en la etapa de preprocesamiento cuando confirmen que pueden cargarse rápidamente. En esta etapa, el cargador descarga completamente la batería, de modo que cada batería se descarga completamente, de modo que el voltaje de cada batería cae a aproximadamente 1.0v. Eliminar el "efecto memoria" de las baterías de níquel-cadmio. Después del pretratamiento de la batería de níquel-cadmio, entra directamente en la fase de carga rápida y, una vez completada la carga rápida, se transfiere a la carga lenta, y el tiempo requerido es generalmente de 2 a 3 horas.

(3) Batería de níquel-hidruro metálico: es una batería recargable de reciente desarrollo con un rendimiento similar a la batería de níquel-cadmio, pero su densidad de energía es mayor. La capacidad de una batería N ° 5 Ni-MH está entre 1000 mah y 1300 mah. Además, no tiene "efecto memoria" y no contamina el medio ambiente. Por eso, algunas personas lo llaman "batería verde" y, ciertamente, el precio es un poco elevado.

(4) batería de iones de litio: también es una batería desarrollada recientemente. La mayor ventaja es que la densidad de energía es mayor, pero su precio también es muy elevado. Generalmente se usa en productos electrónicos de alta gama, pero no debe exceder el voltaje de descarga durante la descarga. Además, no puede ser mayor que la descarga de corriente de descarga.

Para utilizar correctamente todo tipo de baterías recargables, es muy importante cargar completamente la batería para que dure su vida útil. Si el método de carga no es correcto, la vida útil de la batería se acortará considerablemente.

Las baterías recargables incluyen principalmente baterías de plomo-ácido y baterías alcalinas. Las baterías de níquel-cadmio (NiCd), níquel-hidrógeno (NiMH) e iones de litio (Li-Ion) que se utilizan actualmente son alcalinas.

La estructura básica de la batería de plomo-ácido libre de mantenimiento regulada por válvula para baterías de plomo-ácido se muestra en la Figura 1. Consta de placas positivas y negativas, separadores, electrolitos, válvulas de seguridad, tapones de gas y carcasas exteriores. El material activo en la placa del electrodo positivo es dióxido de plomo (PbO 2) y el material activo en la placa del electrodo negativo es plomo puro esponjoso (Pb). El electrolito se prepara a partir de agua destilada y ácido sulfúrico puro en una determinada proporción. Después de una cierta densidad de electrolito cargado en la celda de la batería, se generó una fuerza electromotriz de aproximadamente 2,1 V entre las placas positiva y negativa debido a la reacción electroquímica.

Cuando utilice una batería de plomo-ácido nueva por primera vez, debe cargarse completamente. Si se carga a una velocidad de carga de 0,1 C, tarda entre 55 y 75 horas. Después de que la batería se haya usado normalmente, debería cargarse inmediatamente. Los métodos comúnmente utilizados son: (1) clasificación del método de carga de corriente constante; (2) método de carga de voltaje constante de bajo voltaje (con carga de carga) (3) método de carga rápida. El tiempo de carga inicial de la carga rápida es de menos de 5 horas, y el tiempo de carga normal puede reducirse a aproximadamente 1 hora.

Batería de níquel-cadmio el material activo en la placa positiva de la batería de NiCd consiste en polvo de óxido de níquel y polvo de grafito. El grafito no participa en la reacción química y su función principal es mejorar la conductividad. El material activo de la placa del electrodo negativo está compuesto de polvo de óxido de cadmio y polvo de óxido de hierro. La función del polvo de óxido de hierro es hacer que el polvo de óxido de cadmio tenga una alta infusibilidad, evite la aglomeración y aumente la capacidad de la placa del electrodo. Los materiales activos se envuelven en una tira de acero perforada y se convierten en placas de batería positivas y negativas. Las placas están separadas por una varilla aislante de caucho duro resistente a los álcalis o un cartón corrugado de cloruro de polivinilo perforado. El electrolito suele ser una solución de hidróxido de potasio. La tasa de autodescarga de la batería de NiCd (es decir, la tasa a la que la batería pierde su carga cuando no está en uso) es moderada en comparación con otras baterías. Cuando la batería de NiCd está en uso, si la descarga no se completa, se cargará nuevamente. Cuando se descargue de nuevo, no podrá descargar toda la energía. Por ejemplo, después de liberar el 80% de la energía y luego cargarse por completo, la batería solo puede emitir el 80% de la energía. Este es el llamado efecto memoria. Por supuesto, varios ciclos completos de carga / descarga devolverán la batería de NiCd al funcionamiento normal. Debido al efecto memoria de la batería de NiCd, si no se descarga por completo, cada batería debe descargarse por debajo de 1 V antes de cargarla.

El material de la placa positiva de la batería NiMH de la batería de níquel-hidrógeno es NiOOH, y el material de la placa del electrodo negativo es una aleación que absorbe hidrógeno. El electrolito suele ser una solución acuosa de KOH al 30% con una pequeña cantidad de NiOH añadida. El separador está hecho de una tela no tejida de vinylon porosa o una tela no tejida de nailon. Las baterías de NiMH están disponibles en tamaños cilíndricos y cuadrados. La estructura de la batería de NiMH sellada cilíndrica que se muestra en la Figura 2.

La batería de NiMH acelera hacia adelante

Como alternativa a las primeras baterías de níquel-cadmio, las baterías de Ni-MH son las baterías más respetuosas con el medio ambiente, ya que eliminan el uso de cadmio tóxico y la contaminación ambiental causada por metales pesados. Las baterías de NiMH tienen una relación de densidad de energía grande, lo que significa que las baterías de níquel-hidrógeno pueden extender de manera efectiva el tiempo de funcionamiento del equipo sin agregar peso adicional al equipo digital. Otra ventaja de las baterías de hidruro metálico de níquel es que reducen en gran medida el "efecto memoria" presente en las baterías de níquel-cadmio, lo que hace que las baterías de níquel-hidrógeno sean más cómodas de usar.

¿Por qué las baterías de hidruro metálico de níquel reemplazan a las baterías de litio más populares? De hecho, no tiene sentido. En primer lugar, las baterías de hidruro metálico de níquel se comercializan desde la década de 1990 y se han probado durante un período más prolongado. En segundo lugar, los recursos minerales de níquel-hidrógeno son suficientes; una vez más, hay muchos fabricantes nacionales y más de 100 empresas privadas que fabrican baterías de níquel-hidrógeno solo en Guangdong. En cuarto lugar, en comparación con las baterías de litio, las baterías de hidruro metálico de níquel se caracterizan por su alta seguridad y no son fáciles de explotar. .

Las baterías de hidruro metálico de níquel son actualmente las baterías secundarias más maduras en el campo automotriz HEV. Sin embargo, objetivamente, también hay algunas "depresiones" en las baterías de hidruro metálico de níquel: la tecnología de refinado no está lo suficientemente madura y el costo es demasiado alto. También existe un gran peligro oculto de que una vez que se promueva ampliamente, se enfrente al problema del reciclaje en el futuro. Al final, las baterías de níquel e hidruro metálico enfrentarán el fuerte desafío de las baterías de iones de litio, pero a corto plazo, las baterías de níquel e hidruro metálico siguen siendo prometedoras en la nueva era energética que se avecina.

batería de litio estrella del futuro

Desde la comercialización en 1991, toda la industria de las baterías de iones de litio se ha desarrollado rápidamente. Entre ellas, las baterías de polímero de iones de litio son superiores a las baterías de iones de litio líquidas en términos de seguridad, volumen, calidad, capacidad y rendimiento de descarga, y tienen un rango de aplicación más amplio.

En la quinta Exposición Internacional de Vehículos de Energía Limpia de Vehículos Eléctricos de Beijing celebrada recientemente, el periodista descubrió que casi todos los autobuses eléctricos puros exhibidos por los principales fabricantes de autobuses utilizaban baterías de litio. FAW Bus utiliza baterías de litio, el autobús eléctrico puro Zhongda Qingshan, Shandong Haoxing adopta una batería de fosfato de hierro y litio, y se ha demostrado completamente una variedad de baterías de litio que incluyen electrones de iones de litio a base de ácido fosfórico y fosfato de litio lantano.

Song Jian, vicepresidente ejecutivo del Instituto de Investigación de Ingeniería Automotriz de la Universidad de Tsinghua, dijo que el 99% de la participación de mercado global para baterías híbridas son baterías de hidruro metálico de níquel, y el desarrollo de la tecnología de baterías de níquel-hidrógeno en China está maduro. Sin embargo, el precio del níquel es caro y la batería de níquel-hidrógeno tiene un costo de producción mucho más alto que la batería de litio. En comparación con las baterías de hidruro metálico de níquel, el peso de las baterías de litio de nueva generación se reducirá a la mitad y la capacidad de almacenamiento aumentará a más del doble. El kilometraje mejorará enormemente después de una carga. Además, la vida útil de las baterías de hidruro metálico de níquel alcanzará su límite en los próximos tres a cinco años. Al final, las baterías de litio se convertirán en una fuente de energía más poderosa para el desarrollo de vehículos de nueva energía en el futuro.

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