¿Cuál es la seguridad de las baterías Ni-MH?

Las baterías de Ni-MH tienen seis características principales: características de carga de rendimiento y características de descarga, características de autodescarga y características de almacenamiento a largo plazo, y características de ciclo de vida completo y características de seguridad. Todos están determinados por la estructura de la batería, que se manifiesta en el entorno en el que se encuentra. La característica notable es que se ve muy afectada por la temperatura y la corriente.

1. Características de carga: cuando la corriente de carga de la batería de níquel-hidrógeno aumenta y / o la temperatura de carga disminuye, el voltaje de carga de la batería aumenta. Generalmente, se usa una carga de corriente constante de no más de 1 C a una temperatura ambiente entre 0 ° C y 40 ° C, y la carga es posible entre 10 ° C y 30 ° C para obtener una mayor eficiencia de carga.

Si la batería se carga a menudo en un entorno de alta o baja temperatura, el rendimiento de la batería de potencia se verá degradado. Para una carga rápida por encima de 0,3 ° C, las medidas de control de carga son indispensables. La sobrecarga repetida también degradará el rendimiento de la batería, por lo que las medidas de protección para altas y bajas temperaturas y carga de alta corriente deben estar en su lugar.

2. Características de descarga: La plataforma de descarga de la batería de níquel-hidrógeno es de 1,2 V. Cuanto mayor sea la corriente, menor será la temperatura, menor será el voltaje de descarga y la eficiencia de descarga de la batería, y la corriente de descarga continua máxima de la batería es 3C.

El voltaje de corte de descarga de la batería generalmente se establece en 0,9 V, y el modo de carga y descarga estándar IEC se establece en 1,0 V, porque generalmente se puede suministrar una corriente estable por debajo de 1,0 V, y se puede suministrar una corriente ligeramente menor. por debajo de 0,9 V. El voltaje de corte de descarga de las baterías Ni-MH se puede considerar como un rango de voltaje de 0.9V ~ 1.0V. Y algunas baterías se pueden suscribir a 0.8V. En circunstancias normales, si el voltaje de corte se establece demasiado alto, la capacidad de la batería no se puede utilizar por completo y, a la inversa, la batería se descarga en exceso fácilmente.

3. Características de autodescarga: se refiere al fenómeno de pérdida de capacidad cuando la batería está completamente cargada y abierta. Las características de autodescarga se ven afectadas principalmente por la temperatura ambiente. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la pérdida de capacidad de almacenamiento de la batería.

4, características de almacenamiento a largo plazo: se refiere principalmente a la capacidad de recuperación de energía de las baterías de hidruro metálico de níquel. Después de un largo período de tiempo (como un año), la capacidad de la batería puede ser menor que la capacidad antes del almacenamiento, pero después de varios ciclos de carga y descarga, la batería se puede restaurar a la capacidad antes del almacenamiento.

5. Características del ciclo de vida: El ciclo de vida de las baterías de Ni-MH se ve afectado por el sistema de carga y descarga, la temperatura y el uso. Cuando se carga y descarga de acuerdo con la norma IEC, una carga y descarga completas es el ciclo de carga de la batería de níquel-hidrógeno. Los múltiples ciclos de carga constituyen el ciclo de vida, y el ciclo de carga-descarga de la batería de níquel-hidrógeno puede exceder las 500 veces.

6. Seguridad: El rendimiento de seguridad de las baterías de hidruro metálico de níquel es mejor en el diseño de la batería, que por supuesto está relacionado con los materiales utilizados y también inseparable de su estructura. Durante el uso, si la batería se usa incorrectamente, lo que causa sobrecarga, descarga excesiva y cortocircuito, y hace que la presión interna de la batería aumente, se abrirá una válvula de seguridad recuperable para reducir la presión interna y evitar la explosión de la batería. .

Las baterías de hidruro metálico de níquel son una batería de buen rendimiento. Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje. El material activo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (llamado electrodo NiO), el material activo negativo es hidruro metálico, también llamado aleación de almacenamiento de hidrógeno (electrodo llamado electrodo de almacenamiento de hidrógeno), y el electrolito es 6 mol / L solución de hidróxido de potasio. Las baterías de níquel-hidrógeno se han vuelto cada vez más importantes como una dirección importante para las aplicaciones de energía de hidrógeno.

Dado que los combustibles fósiles se han vuelto cada vez menos en el caso del desarrollo y la utilización a gran escala de los seres humanos, el desarrollo y la utilización de la energía del hidrógeno ha recibido una atención cada vez mayor en los últimos años. Las baterías de níquel-hidrógeno se han vuelto cada vez más importantes como una dirección importante para las aplicaciones de energía de hidrógeno. Aunque las baterías de hidruro metálico de níquel son de hecho una batería de buen rendimiento, las baterías de hidruro metálico de níquel aeroespaciales son baterías de níquel e hidrógeno de alto voltaje (presión de hidrógeno de hasta 3,92 MPA, o 40 kg / cm ² ). Dicho hidrógeno a alta presión se almacena en contenedores de paredes delgadas. Es fácil de explotar y las baterías de níquel-hidruro metálico también necesitan metales preciosos como catalizadores, lo que hace que su costo sea muy elevado, lo que es difícil de aceptar para uso civil. Por lo tanto, las baterías extranjeras de níquel-hidrógeno de bajo voltaje se han explorado desde la década de 1970. Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje. Las baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje fueron desarrolladas por primera vez a principios de la década de 1970 por M. Klein y JF Stockel de los Estados Unidos. Se ha formado la tendencia de reemplazar las baterías de níquel-hidrógeno por baterías de níquel-hidrógeno y aplicarlas a varios satélites.

El material activo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (llamado electrodo NiO), el material activo negativo es hidruro metálico, también llamado aleación de almacenamiento de hidrógeno (electrodo llamado electrodo de almacenamiento de hidrógeno), y el electrolito es 6 mol / L solución de hidróxido de potasio. El proceso de formación de la lámina de electrodo del material activo incluye principalmente el tipo de sinterización, el tipo de suspensión, el tipo de espuma de níquel, el tipo de fibra de níquel y el tipo de infiltración. Los electrodos preparados por diferentes procesos tienen grandes diferencias en capacidad y gran rendimiento de descarga de corriente. La batería se produce de acuerdo con un proceso que utiliza diferentes condiciones. La mayoría de las baterías de consumo, como las de comunicación, utilizan un electrodo negativo de tipo suspensión y un electrodo positivo de tipo níquel espumado para formar una batería. La reacción química de carga-descarga es la siguiente [1]:

Electrodo positivo: Ni (OH) 2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

Electrodo negativo: M + H2O + e- = MHab + OH-

Reacción total: Ni (OH) 2 + M = NiOOH + MH

Nota: M: aleación de hidrógeno; Hab: adsorción de hidrógeno; el proceso de reacción de izquierda a derecha es el proceso de carga; el proceso de reacción de derecha a izquierda es el proceso de descarga.

Cuando se cargan, los Ni (OH) 2 y OH- positivos reaccionan para formar NiOOH y H2O, y liberan e- juntos para formar MH y OH-. La reacción total es Ni (OH) 2 y M para formar NiOOH, almacenamiento de hidrógeno, aleación, almacenamiento de hidrógeno; descarga En contraste, MHab libera H +, H + y OH- generan H2O y e-, NiOOH, H2O y e- regeneran Ni (OH) 2 y OH-. La fuerza electromotriz estándar de la batería es de 1.319V.

Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje.

La batería de níquel-hidrógeno de bajo voltaje tiene las siguientes características: (1) el voltaje de la batería es 1.2 ~ 1.3V, que es equivalente a la batería de cadmio-níquel; (2) la densidad de energía es alta, 1,5 veces o más que la batería de cadmio-níquel; (3) carga y descarga rápidas, buen rendimiento a baja temperatura; (4) sellable, fuerte resistencia a sobrecargas y descargas; (5) sin formación de cristales dendríticos, puede evitar cortocircuitos dentro de la batería; (6) seguro y confiable, sin contaminación del medio ambiente, sin efecto memoria. [1]

Las baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje tienen las siguientes características: (1) Alta confiabilidad. Tiene una mejor protección contra sobredescarga y sobrecarga y puede soportar altas tasas de carga y descarga y sin formación de dendrita. Tiene una buena característica de proporción. Su capacidad específica de masa es de 60 A · h / kg, que es cinco veces mayor que la de las baterías de níquel cadmio. (2) El ciclo de vida es largo, hasta miles de veces. (3) Totalmente sellado y menos mantenimiento. (4) El rendimiento a baja temperatura es excelente y la capacidad no cambia significativamente a -10 ° C.

Las baterías de Ni-MH deben mantenerse durante su uso.

(1) Evite utilizar el proceso de carga. Dentro del ciclo de vida útil, el proceso de uso no debe sobrecargarse, ya que la sobrecarga hace que los electrodos positivo y negativo se hinchen fácilmente, provocando desprendimiento de material activo y daños en el diafragma, daños en la red conductora y un aumento de la polarización OHMIC de la batería.

(2) Evite el deterioro del electrolito. Durante el ciclo de vida de las baterías de níquel-hidrógeno, debe suprimirse el desprendimiento de hidrógeno.

(3) almacenamiento de baterías de hidruro metálico de níquel. La batería de níquel-hidrógeno debe almacenarse en un estado completamente cargado. Si la batería se almacena durante un largo período de tiempo sin almacenar energía eléctrica en la batería, la función de la aleación de almacenamiento de hidrógeno de la batería se debilitará y la vida útil de la batería se acortará.

(4) Carga después de que se agote la batería. Las baterías de níquel-hidruro metálico y las baterías de níquel-cadmio tienen el mismo "efecto memoria", es decir, si la batería se carga repetidamente mientras la batería todavía está en el medio de la descarga, la batería pronto dejará de estar disponible.

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