Oplaadbare nikkel-cadmium- en nikkel-waterstofbatterijen en introductie van toepassingen
1 Korte introductie van oplaadbare nikkel-cadmium (Cd-Ni) en Ni-MH oplaadbare batterij
1.1 Oplaadbare batterij en primaire cel
(1) Oplaadbare batterij verwijst naar een batterij die herhaaldelijk kan worden opgeladen en ontladen, ook wel secundaire batterij of accu genoemd.
Veelgebruikte oplaadbare batterijen zijn: nikkel-cadmium-batterijen, nikkel-metaalhydridebatterijen, loodzuurbatterijen, lithium-ionbatterijen, zink-nikkelbatterijen, ijzer-nikkelbatterijen en andere reeksen batterijen.
(2) Primaire batterijen zijn droge batterijen, ook wel primaire batterijen genoemd. Veelgebruikte batterijen zijn: zink-mangaanbatterijen, zink-zilverbatterijen, alkaline zink-mangaanbatterijen, primaire zink-nikkelbatterijen en andere reeksen batterijen.
1.2 Oplaadbare nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen: (metaalhydride-nikkelbatterij Ni-MH-batterij)
De samenstelling van de batterij: de batterij is samengesteld uit elektroden (elektrode), elektrolyt (elektrolyt), diafragma (saparator) en buitenste schil (buitenste schil).
Namelijk: de kathode (kathode) gebruikt nikkelhydroxide en kobalt, de anode (anode) gebruikt waterstofopslaglegeringspoeder, de elektrolyt gebruikt kaliumhydroxide, het diafragma gebruikt nylondoek en de buitenschaal is gemaakt van vernikkeld stalen omhulsel. De negatieve elektrode van cadmium-nikkelbatterij is cadmiumoxide, elektrolytisch sponscadmium en de rest is hetzelfde als een nikkel-waterstofbatterij.
1.3 Classificatie van oplaadbare nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen
(1) Oplaadbare nikkel-metaalhydridebatterijen worden geclassificeerd volgens hun platen: gesinterde nikkel-cadmiumbatterijen, nikkel-metaalhydridebatterijen, geschuimde nikkel-cadmiumbatterijen en nikkel-metaalhydridebatterijen.
Gesinterde nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen: de platen worden vervaardigd door sinteren en het productieproces is complex, met hoge, ultrahoge ontladingsprestaties, goede hoge en lage temperatuurprestaties, maar hoge kosten. Op grote schaal gebruikt in de ruimtevaart, het leger, enz.
Geschuimde nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen: ze worden vervaardigd met behulp van geschuimd nikkel met een hoge porositeit als matrix en gevuld met actieve materialen. Het productieproces is eenvoudig, de batterijcapaciteit is hoog en de kosten zijn laag. Het wordt veel gebruikt in elektrisch gereedschap, noodverlichting bij brand, huishoudelijke apparaten en vele andere civiele velden.
(2) De vormclassificatie van de batterij: cilindrisch, vierkant, knoptype, enz.;
(3) Ingedeeld volgens de ontladingssnelheid van de batterij: medium rate type, high rate type, super high rate type, etc.
1.4 Belangrijkste technische prestaties van cadmium-nikkel- en nikkel-metaalhydridebatterijen
1.4.1 Capaciteit van Ni-Cd- en Ni-MH-batterijen (capaciteit)
Nominale capaciteit verwijst naar de minimale capaciteit die de batterij onder bepaalde omstandigheden zou moeten vrijgeven, zoals vermeld door het handelsmerk van de fabrikant'.
Volgens de definitie: capaciteit=tijd×stroom………………………………①
Namelijk: laadcapaciteit=laadtijd×laadstroom…………②
Ontladingscapaciteit=ontlaadtijd × ontlaadstroom ......
In de bovenstaande formules ①, ② en ③ wordt de capaciteit weergegeven door C, en de eenheid is ampère-uur (Ah) of milliampère-uur (mAh); de laad- en ontlaadtijd wordt weergegeven door h, en de eenheid is uur; de laad- en ontlaadstroom wordt weergegeven door ampère (A) of milliseconden Ampere (mA) genoemd.
De nominale capaciteit van nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen verwijst naar de ontlaadcapaciteit met een snelheid van 5 uur, uitgedrukt in C5.
Bijvoorbeeld: Evaluatie van de nominale capaciteit van nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen: laad 14 tot 16 uur op met een constante stroom van 0,1 C5A (laadcapaciteit wordt over het algemeen berekend als 120% van de nominale capaciteit), leg het opzij gedurende 15 tot 30 minuten, en gebruik dan een constante stroom van 0,2C5A Ontlading tot de eindspanning 1,0V/capaciteit.
Voorbeeld: AA1500mAh Ni-MH-batterij, geladen met 0,5C5A,
Laadstroom=0.5×1500=750mA
Oplaadcapaciteit=1500 mAh × 120% (dat wil zeggen 1,2 keer)=1800 mAh
Oplaadcapaciteit (mAh) 1800mAh
Oplaadtijd (h) ===2,4h of 144min
Ontlaadcapaciteit (mAh) 750mA
Vermenigvuldigingssnelheid: verwijst naar de grootte van de laad- en ontlaadstroom, uitgedrukt in veelvouden van de nominale capaciteit.
Bijvoorbeeld: 0.1C5A, 0.2C5A, 0.5C5A, 1C5A...
De huidige nieuwe IEC- en GB/T 15100-normen zijn gewijzigd in ItA, wat betekent dat ItA equivalent is aan C5A.
Een AA1500mAh Ni-MH-batterij wordt opgeladen met een constante stroom van 0,5C5A en de laadstroom is 750mAh. 0,5C5A is algemeen bekend als 0,5 vergroting.
1.4.2 Spanning van Ni-Cd- en Ni-MH-batterijen
De normale spanning van nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen is 1,2 V elk.
Spanning gemonteerde accu=1,2 V × aantal gemonteerde accu's
De combinatie van cadmium-nikkel- en nikkel-metaalhydridebatterijen wordt over het algemeen in serie gecombineerd en parallelle combinatie wordt niet aanbevolen, omdat er bepaalde verschillen zijn in afzonderlijke batterijen. Zo leidt het verschil in capaciteit en capaciteit tot het verschil in accutemperatuur, en het verschil in accutemperatuur leidt tot het verschil in spanning. , Het spanningsverschil zorgt ervoor dat de stroom van de batterij met een hoge ontlaadspanning terugvloeit naar de batterij met een lage ontlaadspanning, wat leidt tot inconsistente parallelle batterijen, wat resulteert in onveilig gebruik van het batterijpakket.
De batterijspanning omvat laadspanning, nullastspanning, gesloten stroomkringspanning, ontlaadspanning, werkspanning, platformspanning, standaardspanning en afsluitspanning.
Nominale spanning: nikkel-waterstof batterij 1,2 V/st, cadmium nikkel batterij 1,2 V/st, zink-mangaan batterij 1,5 V/st
Loodzuuraccu 2,0 V/st Li-ionbatterij 3,6 V/st
Laadspanning: De maximale waarde van de laadspanning van de accu tijdens het laadproces van de accu. De accuspanning verandert met de laadstroom. Hoe hoger de laadstroom, hoe hoger de laadspanning en vice versa.
Uitschakelspanning: De spanning waarbij de batterij ontlaadt tot de ontladings-uitschakeltijd, die varieert met de ontlaadstroom.
Leuk vinden:
Afvoersnelheid:
Einde van ontlaadspanning
0.2 C5A-ontlading
1,0 V/alleen
1 C5A-ontlading
0,9 V/alleen
5 C5A-ontlading
0,8 V/alleen
10 C5A-ontlading
0,7 V/st
1.4.3 Zelfontlading (zelfontlading)
Cadmium-nikkel- en nikkel-metaalhydride-batterijen geven hun eigen capaciteit af in oplaadbare batterijen zonder externe stroomontlading.
Zelfontlading beoordelingstest: de batterij wordt gedurende 14 tot 16 uur opgeladen met een constante stroom van 0,1C5A en na 28 dagen en nachten open te hebben gestaan, wordt hij ontladen met een constante stroom van 0,2C5A tot een afsluitspanning van 1,0 V, en de ontladingstijd moet ≥ 3 uur zijn om in aanmerking te komen.
1.4.4 Levensduur van de cyclus
Volgens de testmethode voor de levensduur van de cyclus die wordt gegeven in de nationale norm GB/T 15100-94, moet de levensduur van de Ni-MH-batterij ≥500 keer zijn; cyclus betekent (opladen en ontladen) eenmaal, dat wil zeggen eenmaal opladen en eenmaal ontladen. De levensduur eindigt wanneer de ontlaadcapaciteit minder is dan 60% van de nominale capaciteit.
Het duurt lang om de levensduur van batterijen te evalueren in overeenstemming met IEC-normen en nationale normen. Om deze reden gebruiken fabrikanten die nikkel-cadmium- en nikkel-waterstofbatterijen produceren en fabrikanten die nikkel-cadmium- en nikkelwaterstofbatterijen gebruiken momenteel methoden voor het testen van de levensduur van een versnelde cyclus; Volgens de testmethode van cadmium-nikkel- en nikkelmetaalhydridebatterijen, uitgegeven door de China Battery Industry Association in 2000: 1C5A constante stroomlading gedurende 72 minuten, 15 tot 30 minuten in de wacht, 1C5A constante stroomontlading 1,0 V/stuk, het is een cyclus en de levensduur van de cyclus vereist 300 keer; Het is vereist dat wanneer de afvoercapaciteit minder is dan 60% van de nominale capaciteit, de levensduur eindigt.
1.4.5 De interne weerstand van de batterij (mΩ) (interne weerstand)
De interne weerstand van cadmium-nikkel- en nikkel-metaalhydridebatterijen wordt voornamelijk veroorzaakt door de elektrochemische polarisatie, concentratiepolarisatie en ohmse polarisatie van de batterij. Deze indicator hangt voornamelijk af van de hoeveelheid elektrolyt en de elektrolyt, het diafragma en de positieve en negatieve platen. , Accessoires en andere gerelateerde, hetzelfde model, dezelfde capaciteit van de batterij, de interne weerstandswaarde is groot, wat aangeeft dat de elektrische prestaties van de batterij' slecht zijn; integendeel, de interne weerstandswaarde is klein, wat aangeeft dat de elektrische prestatie van de batterij' goed is.
Interne weerstandstest: de batterij wordt 14 tot 16 uur opgeladen met een constante stroom van 0,1C5A en vervolgens 60 minuten gelaten om te testen.
AA1200mAh—AA1800mAh batterij ≤30mΩ
AAA500mAh-AAA800mAh-batterij (40m)
De prestaties van de batterij omvatten ook: prestaties bij hoge temperaturen, prestaties bij lage temperaturen, overlaadprestaties, laadvermogen bij constante spanning, vermogen om opladen te ontvangen, schok- en trillingsprestaties, enz. Behalve voor de bovenstaande prestatietests, worden de elektrische prestatietests van de batterij uitgevoerd onder de omstandigheden van een omgeving van 20±5°C en een relatieve vochtigheid van 65±20%.
Opmerking: Tenzij anders aangegeven, worden alle elektrische prestatietests van de batterij onderworpen aan tests binnen een maand die door de fabriek aan de klant worden betaald.
2 Nationale normen voor nikkel-cadmium- en nikkel-waterstofbatterijen
2.1 GB/T15100—94
De norm omvat de testnormen voor cilindrische nikkel-waterstofbatterijen; het is verdeeld in ontladingsprestaties met hoge snelheid, gemiddelde snelheid, lage snelheid en ultrahoge snelheid.
2,2 GB/T11013—1996
Deze norm bevat technische normen en testmethoden voor cilindrische nikkel-cadmiumbatterijen.
2,3 GB/T15100—2004
De norm omvat de testnormen voor cilindrische nikkel-waterstofbatterijen; het is verdeeld in ontladingsprestaties met hoge snelheid, gemiddelde snelheid, lage snelheid en ultrahoge snelheid. Verander de traditionele methode voor het uitdrukken van de laad- en ontlaadsnelheid van het veelvoud van de nominale capaciteit in het veelvoud van de stroom.
2,4 GB/T15100—2005
De norm omvat testnormen voor cilindrische nikkel-metaalhydridebatterijen, kleine vierkante batterijen en knoopbatterijen, en voegt een 1.0C5A-snellaadtest met constante stroom toe.
2.5 IEC-norm voor nikkel-cadmium- en nikkel-waterstofbatterijen
IEC61951-2: 2003 Deze norm bevat verschillende normen voor betrouwbaarheids- en veiligheidstests voor cilindrische nikkel-metaalhydridebatterijen en verschillende technische normen voor batterijen.
IEC61951-1: 2003 Deze norm bevat verschillende normen voor betrouwbaarheids- en veiligheidstests voor cilindrische, kleine vierkante nikkel-cadmium-batterijen van het knooptype en technische normen voor verschillende batterijen.
3 Toepassingsgebieden van cadmium-nikkel- en nikkel-waterstofbatterijen en vereisten van gerelateerde ondersteunende industrieën
3.1 Nikkel-cadmium- en nikkel-metaalhydridebatterijen kunnen op grote schaal worden gebruikt in elektrisch gereedschap, noodverlichting bij brand (inclusief gazonverlichting, zonnelampen), elektrisch speelgoed (vliegtuigmodellen), scheerapparaten, draadloze telefoons, elektrische fietsen, digitale camera's, walkie- talkies, instrumenten en meters, communicatie, huishoudelijke apparaten, stofafscheiders, mp3, radio's, enz.
3.2 Elektrisch gereedschap (SC-type)
De belangrijkste vereisten van de elektrische gereedschapsindustrie voor cadmium-nikkel- en nikkel-waterstof SC-type batterijen:
Laad gedurende 72 minuten op met 1C5A constante stroom, leg het 15-30 minuten opzij
10C5A-15C5A constante stroomontlading tot eindspanning 0,7 V/stk
Ontlaadtijd ≥ 4 minuten of 3,5 minuten
Cyclus continu 10 keer, niet minder dan de vereiste ontladingstijd;
Binnen 2 minuten na de ontlaadtijd is de batterijspanning niet minder dan 1,0 V / pc
Batterijen voor elektrisch gereedschap en losse batterijen moeten worden verpakt in hoezen van kraftpapier.
3.3 Industrie noodverlichtingsarmaturen (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, enz.) Noodverlichtingsarmaturen zijn in overeenstemming met de industrievereisten en nationale normen. Wanneer de industrie over het algemeen batterijpakketten gebruikt, worden constante spannings- en stroombegrenzingen gebruikt. Laad de cadmium-nikkel- en nikkel-metaalhydride-accu's op, stel de laadspanning in op 1,43-1,45 V/st en de oplaadtijd is 24 uur.
