Baterias recarregáveis de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio e introdução do aplicativo
1 Breve introdução da bateria recarregável de níquel-cádmio (Cd-Ni) e Ni-MH recarregável
1.1 Bateria recarregável e célula primária
(1) Bateria recarregável refere-se a uma bateria que pode ser carregada e descarregada repetidamente, também conhecida como bateria secundária ou acumulador.
As baterias recarregáveis comumente usadas são: baterias de níquel-cádmio, baterias de níquel-hidreto metálico, baterias de chumbo-ácido, baterias de íon-lítio, baterias de zinco-níquel, baterias de ferro-níquel e outras séries de baterias.
(2) As baterias primárias são baterias secas, também conhecidas como baterias primárias. As baterias comumente usadas são: baterias de zinco-manganês, baterias de zinco-prata, baterias alcalinas de zinco-manganês, baterias primárias de zinco-níquel e outras séries de baterias.
1.2 Baterias recarregáveis de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico: (bateria de níquel-hidreto metálico bateria Ni-MH)
A composição da bateria: a bateria é composta por eletrodos (Eletrodo), eletrólito (Eletrólito), diafragma (Saparator) e casca externa (Casca externa).
A saber: o cátodo (cátodo) usa hidróxido de níquel e cobalto, o ânodo (ânodo) usa pó de liga de armazenamento de hidrogênio, o eletrólito usa hidróxido de potássio, o diafragma usa tecido de náilon e o revestimento externo é feito de aço revestido de níquel. O eletrodo negativo da bateria de cádmio-níquel é óxido de cádmio, esponja eletrolítica de cádmio e o resto é igual à bateria de níquel hidrogênio.
1.3 Classificação das baterias recarregáveis de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico
(1) As baterias recarregáveis de níquel-hidreto metálico são classificadas de acordo com suas placas: baterias sinterizadas de níquel-cádmio, baterias de níquel-hidreto metálico, baterias de espuma de níquel-cádmio e baterias de níquel-hidreto metálico.
Baterias sinterizadas de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico: As placas são fabricadas por sinterização, e o processo de produção é complexo, com desempenho de descarga de alta taxa ultra-alta, bom desempenho em altas e baixas temperaturas, mas de alto custo. Amplamente utilizado na indústria aeroespacial, militar, etc.
Baterias de espuma de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico: São fabricadas usando espuma de níquel com alta porosidade como matriz e preenchidas com materiais ativos. O processo de produção é simples, a capacidade da bateria é alta e o custo é baixo. É amplamente utilizado em ferramentas elétricas, iluminação de emergência contra incêndio, eletrodomésticos e muitos outros campos civis.
(2) A classificação da forma da bateria: cilíndrica, quadrada, tipo botão, etc .;
(3) Classificado de acordo com a taxa de descarga da bateria: tipo de taxa média, tipo de taxa alta, tipo de taxa super alta, etc.
1.4 Desempenho técnico principal das baterias de cádmio-níquel e níquel-hidreto metálico
1.4.1 Capacidade das baterias Ni-Cd e Ni-MH (capacidade)
A capacidade nominal refere-se à capacidade mínima que a bateria deve liberar sob certas condições, conforme declarado pela marca registrada do fabricante&nº 39.
De acordo com a definição: capacidade=tempo × corrente ……………………………… ①
A saber: capacidade de carga=tempo de carga × corrente de carga ………… ②
Capacidade de descarga=tempo de descarga × corrente de descarga ... ③
Nas fórmulas acima ①, ② e ③, a capacidade é representada por C, e a unidade é ampere-hora (Ah) ou miliampère-hora (mAh); o tempo de carga e descarga é representado por h, e a unidade é a hora; a corrente de carga e descarga é representada por amperes (A) ou milissegundos Amperes (mA), disse.
A capacidade nominal das baterias de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico refere-se à capacidade descarregada a uma taxa de 5 horas, expressa em C5.
Por exemplo: Avaliação da capacidade nominal das baterias de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico: carregue a uma corrente constante de 0,1 C5A por 14 a 16 horas (a capacidade de carga é geralmente calculada como 120% da capacidade nominal), coloque-a de lado por 15 a 30 minutos e, em seguida, use uma corrente constante de 0,2C5A. Descarte para a tensão final 1,0 V / capacidade.
Exemplo: bateria AA1500mAh Ni-MH, carregada com 0,5C5A,
Corrente de carregamento=0,5 × 1500=750mA
Capacidade de carregamento=1500mAh × 120% (ou seja, 1,2 vezes)=1800mAh
Capacidade de carga (mAh) 1800mAh
Tempo de carregamento (h) ===2,4h ou 144min
Capacidade de descarga (mAh) 750mA
Taxa de multiplicação: refere-se ao tamanho da corrente de carga e descarga, expressa em múltiplos da capacidade nominal.
Por exemplo: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A ...
Os novos padrões IEC e GB / T 15100 atuais foram alterados para ItA, o que significa que ItA é equivalente a C5A.
Uma bateria AA1500mAh Ni-MH é carregada com uma corrente constante de 0,5C5A e a corrente de carga é 750mAh. 0,5C5A é comumente conhecido como ampliação de 0,5.
1.4.2 Tensão das baterias Ni-Cd e Ni-MH
A voltagem normal das baterias de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico é de 1,2 V cada.
Tensão da bateria montada=1,2V × número de baterias montadas
A combinação de baterias de cádmio-níquel e de níquel-hidreto metálico é geralmente combinada em série, e a combinação paralela não é recomendada, porque existem certas diferenças nas baterias individuais. Por exemplo, a diferença na capacidade e capacidade leva à diferença na temperatura da bateria, e a diferença na temperatura da bateria leva à diferença na voltagem. , A diferença de voltagem faz com que a corrente da bateria com uma alta tensão de descarga flua de volta para a bateria com uma baixa tensão de descarga, causando inconsistências nas baterias paralelas, resultando no uso inseguro da bateria.
A tensão da bateria inclui tensão de carga, tensão de circuito aberto, tensão de circuito fechado, tensão de descarga, tensão de trabalho, tensão de plataforma, tensão padrão e tensão de terminação.
Tensão nominal: bateria de níquel-hidrogênio 1,2V / pc, bateria de cádmio-níquel 1,2V / pc, bateria de zinco-manganês 1,5V / pc
Bateria de chumbo-ácido 2,0 V / pc bateria de íon-lítio 3,6 V / pc
Tensão de carga: O valor máximo da tensão de carga da bateria durante o processo de carga da bateria. A tensão da bateria muda com a corrente de carga. Quanto mais alta for a corrente de carga, mais alta será a tensão de carga e vice-versa.
Tensão de corte: A tensão na qual a bateria descarrega até o tempo de corte de descarga, que varia com a corrente de descarga.
gostar:
Taxa de descarga
Fim da tensão de descarga
Descarga de 0,2 C5A
1.0 V / apenas
1 descarga C5A
0,9 V / apenas
5 descarga C5A
0,8 V / apenas
Descarga 10 C5A
0,7 V / pc
1.4.3 Autodescarga (autodescarga)
As baterias de cádmio-níquel e níquel-hidreto metálico liberam sua própria capacidade em baterias recarregáveis sem descarga de corrente externa.
Teste de avaliação de autodescarga: A bateria é carregada a uma corrente constante de 0,1 C5A por 14 a 16 horas e, depois de ser deixada aberta por 28 dias e noites, descarregada a uma corrente constante de 0,2 C5A a uma tensão de terminação de 1,0 V, e o tempo de alta deve ser ≥3 horas para se qualificar.
1.4.4 Ciclo de vida
De acordo com o método de teste de ciclo de vida fornecido no padrão nacional GB / T 15100-94, o ciclo de vida da bateria Ni-MH deve ser ≥500 vezes; ciclo significa (carregar e descarregar) uma vez, ou seja, carregar uma vez e descarregar uma vez. A vida termina quando a capacidade de descarga é inferior a 60% da capacidade nominal.
Demora muito tempo para avaliar o ciclo de vida das baterias de acordo com os padrões IEC e padrões nacionais. Por esta razão, os fabricantes que produzem baterias de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio e aqueles que usam baterias de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio atualmente usam métodos de teste de ciclo de vida acelerado; De acordo com o método de teste de baterias de cádmio-níquel e níquel-hidreto metálico emitido pela Associação da Indústria de Baterias da China em 2000: carga de corrente constante 1C5A por 72 minutos, 15 a 30 minutos em espera, descarga de corrente constante 1C5A 1,0 V / peça, é um ciclo, e o ciclo de vida requer 300 vezes; É necessário que, quando a capacidade de descarga for inferior a 60% da capacidade nominal, a vida útil termine.
1.4.5 A resistência interna da bateria (mΩ) (resistência interna)
A resistência interna das baterias de cádmio-níquel e níquel-hidreto metálico é causada principalmente pela polarização eletroquímica, polarização de concentração e polarização ôhmica da bateria. Este indicador depende principalmente da quantidade de eletrólito e do eletrólito, diafragma e placas positivas e negativas. , Acessórios e outros relacionados, o mesmo modelo, a mesma capacidade da bateria, o valor da resistência interna é grande, indicando que o desempenho elétrico da bateria' s é fraco; pelo contrário, o valor da resistência interna é pequeno, indicando que o desempenho elétrico da bateria' é bom.
Teste de resistência interna: a bateria é carregada a uma corrente constante de 0,1 C5A por 14 a 16 horas e, em seguida, deixada por 60 minutos para testar.
AA1200mAh — bateria AA1800mAh ≤30mΩ
AAA500mAh — bateria AAA800mAh ≤40mΩ
O desempenho da bateria também inclui: desempenho em alta temperatura, desempenho em baixa temperatura, desempenho de sobrecarga, capacidade de carga de tensão constante, capacidade de recebimento de carga, desempenho de choque e vibração, etc. Exceto para os testes de desempenho acima, os testes de desempenho elétrico da bateria são realizados sob as condições de um ambiente de 20 ± 5 ° C e uma umidade relativa de 65 ± 20%.
Nota: A menos que especificado de outra forma, todos os testes de desempenho elétrico da bateria estão sujeitos aos testes dentro de um mês pago ao cliente pela fábrica.
2 Padrões nacionais para baterias de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio
2,1 GB / T15100—94
O padrão inclui os padrões de teste para baterias cilíndricas de níquel-hidrogênio; é dividido em desempenho de descarga de taxa alta, média, baixa e ultra-alta.
2,2 GB / T11013—1996
Este padrão contém padrões técnicos e métodos de teste para baterias cilíndricas de níquel-cádmio.
2,3 GB / T15100—2004
O padrão inclui os padrões de teste para baterias cilíndricas de níquel-hidrogênio; é dividido em desempenho de descarga de taxa alta, média, baixa e ultra-alta. Altere o método tradicional de expressão de taxa de carga e descarga do múltiplo da capacidade nominal para o múltiplo da corrente.
2,4 GB / T15100—2005
O padrão inclui padrões de teste para baterias cilíndricas de níquel-hidreto metálico, pequenas baterias quadradas e baterias tipo botão, e adiciona um teste de carga rápida de corrente constante 1.0C5A.
2.5 Padrão IEC para baterias de níquel-cádmio e níquel-hidrogênio
IEC61951-2: 2003 Este padrão contém vários padrões de teste de confiabilidade e segurança para baterias cilíndricas de níquel-hidreto metálico e vários padrões técnicos para baterias.
IEC61951-1: 2003 Este padrão contém vários padrões de teste de confiabilidade e segurança para baterias cilíndricas, quadradas pequenas, de níquel-cádmio do tipo botão e padrões técnicos para várias baterias.
3 Campos de aplicação de baterias de cádmio-níquel e níquel-hidrogênio e requisitos de indústrias de apoio relacionadas
3.1 As baterias de níquel-cádmio e níquel-hidreto metálico podem ser amplamente utilizadas em ferramentas elétricas, iluminação de emergência contra incêndios (incluindo luzes de gramado, luzes solares), brinquedos elétricos (modelos de aeronaves), lâminas de barbear, telefones sem fio, bicicletas elétricas, câmeras digitais, walkie- talkies, instrumentos e medidores, comunicações, eletrodomésticos, coletores de poeira, MP3, rádios, etc.
3.2 Ferramentas elétricas (tipo SC)
Os principais requisitos da indústria de ferramentas elétricas para baterias de cádmio-níquel e níquel-hidrogênio do tipo SC:
Carregue com corrente constante 1C5A por 72 minutos, coloque de lado por 15-30 minutos
Descarga de corrente constante 10C5A-15C5A para tensão final 0,7V / pc
Tempo de descarga ≥ 4 minutos ou 3,5 minutos
Ciclo continuamente 10 vezes, não menos do que o tempo de descarga necessário
Dentro de 2 minutos do tempo de descarga, a voltagem da bateria não é inferior a 1,0 V / pc
As baterias para ferramentas elétricas e baterias individuais devem ser embaladas em embalagens de papel kraft.
3.3 Dispositivos elétricos de iluminação de emergência da indústria (SC, C, D, AA, AAA, 2 / 3AA, 2 / 3AAA, etc.) Os dispositivos elétricos de iluminação de emergência estão de acordo com os requisitos da indústria e os padrões nacionais. Quando a indústria geralmente usa baterias, a tensão constante e a limitação de corrente são usadas. Carregue as baterias de cádmio-níquel e níquel-hidreto metálico, defina a tensão de carga para 1,43-1,45 V / pc e o tempo de carga é de 24 horas.
