Никель-металлогидридные (Ni-Mh) аккумуляторы

Привет всем! Сегодня мы подробно разберём никель-металлогидридные аккумуляторы, или Ni-Mh батареи. Начнём с их истории.

История создания и развитие Ni-Mh накопителей:

Разработка никель-металлогидридных аккумуляторов началась ещё в СЕМИДЕСЯТЫХ годах прошлого века. Первые успешные прототипы появились благодаря интенсивным исследованиям в области металлогидридных материалов. В отличие от никель-кадмиевых батарей (Ni-Cd), которые уже существовали, Ni-Mh предлагали более высокую энергоёмкость и были экологически более чистыми, так как не содержали кадмия – токсичного металла. Развитие технологии шло постепенно, с постоянным улучшением характеристик металлогидридного электрода. В ВОСЬМИДЕСЯТЫХ годах началось коммерческое производство Ni-Mh аккумуляторов, и с тех пор они постоянно совершенствовались, увеличивалась их энергоёмкость, срок службы и снижалась стоимость. Сегодня Ni-Mh батареи широко используются в различных портативных устройствах, от электроинструмента до гибридных автомобилей, хотя и уступают по популярности литий-ионным аналогам.

Устройство и принцип работы:

В основе работы Ni-Mh аккумулятора лежит электрохимическая реакция между никель-оксигидным катодом и металлогидридным анодом. Катод, как правило, состоит из гидроксида никеля (NiOOH), а анод – из сплава различных металлов, способных поглощать и отдавать водород. Во время разряда, водород, хранящийся в аноде в виде гидрида, окисляется, отдавая электроны, которые протекают через внешнюю цепь, питая устройство. При этом на катоде происходит восстановление никеля. Процесс заряда обратный: электроны, поступающие от зарядного устройства, восстанавливают водород на аноде, а на катоде происходит окисление никеля. Электролит, обычно щелочной раствор гидроксида калия (КОН), обеспечивает ионную проводимость между электродами. Важно отметить, что в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, Ni-Mh батареи не страдают от эффекта памяти, хотя и имеют свойство саморазряда.

Разновидности Ni-Mh и технические характеристики:

Существует несколько разновидностей Ni-Mh аккумуляторов, отличающихся по составу металлогидридного анода и, соответственно, по техническим характеристикам. Например, различаются по энергоёмкости, напряжению, току разряда и сроку службы. Напряжение одной Ni-Mh ячейки составляет примерно ОДИН и ПЯТЬ ДЕСЯТЫХ вольта. Энергоёмкость зависит от размера и типа аккумулятора и может варьироваться от нескольких сотен миллиампер-часов до нескольких ампер-часов. Ток разряда также может быть различным, от нескольких сотен миллиампер до нескольких ампер, в зависимости от конструкции и применения. Срок службы Ni-Mh аккумуляторов обычно составляет от ПЯТИСОТ до ТЫСЯЧИ циклов заряда-разряда, хотя это зависит от условий эксплуатации и режима заряда.

Положительные и отрицательные стороны:

Плюсы:

Ni-Mh аккумуляторы обладают высокой энергоёмкостью по сравнению с никель-кадмиевыми батареями. Они экологически безопасны, так как не содержат токсичных веществ. Они имеют относительно низкий саморазряд, хотя и не такой низкий, как у литий-ионных. Они выдерживают большое количество циклов заряда-разряда. Они относительно недороги по сравнению с некоторыми другими типами аккумуляторов.

Минусы:

Энергоёмкость Ni-Mh аккумуляторов ниже, чем у современных литий-ионных батарей. Они имеют более высокое внутреннее сопротивление, что может приводить к потерям энергии при больших токах разряда. Они чувствительны к перегреву, что может сократить срок службы. Они имеют эффект «памяти», хотя и менее выраженный, чем у Ni-Cd аккумуляторов. Их напряжение во время разряда падает более резко, чем у литий-ионных батарей.

Где применяются никель-металлогидридные аккумуляторы? Давайте поговорим о том, где вы можете встретить эти замечательные батарейки. Их используют повсюду, где нужна относительно высокая энергоёмкость и длительный срок службы. Вы найдёте Ni-Mh аккумуляторы в самых разных устройствах: от беспроводных телефонов старого образца и портативных радиоприёмников до игрушек, электроинструмента и даже некоторых гибридных автомобилей, хотя в последних они уже постепенно уступают место литий-ионным. В общем, везде, где требуется надёжный источник питания, не требующий частой замены, Ni-Mh могут быть отличным выбором. Обратите внимание, что в современных гаджетах их уже практически не встретишь, но в некоторых нишах они по-прежнему актуальны.

Что предпочесть — Ni-Mh или Ni-Cd? Это классический вопрос, и ответ не всегда однозначен. Ni-Cd аккумуляторы, хотя и устарели, обладают высокой токоотдачей и выдерживают огромное количество циклов заряда-разряда. Однако, они содержат кадмий – токсичный металл, что делает их экологически недружелюбными и сложными в утилизации. Ni-Mh аккумуляторы лишены этого недостатка – они экологически чище. Зато у них немного меньшая токоотдача и меньшее количество циклов заряда-разряда по сравнению с Ni-Cd. В итоге, если вам важна экологичность и вы не нуждаетесь в сверхвысокой токоотдаче, то Ni-Mh – лучший выбор. Если же вам нужна максимальная мощность и долговечность, и вопрос экологии стоит на втором плане, то Ni-Cd всё ещё могут быть актуальны, но помните об утилизации!

Особенности эксплуатации никель-металлогидридных аккумуляторов. Здесь важно помнить о нескольких моментах. Во-первых, эффект памяти у Ni-Mh аккумуляторов выражен значительно слабее, чем у Ni-Cd, но всё же присутствует. Поэтому желательно избегать частичных разрядов и стараться разряжать батарею как можно полнее перед зарядкой. Во-вторых, не перегревайте аккумуляторы – это сокращает их срок службы. В-третьих, используйте зарядное устройство, подходящее именно для Ni-Mh аккумуляторов. Неправильное зарядное устройство может привести к перегреву и повреждению батареи. И, наконец, следите за состоянием контактов – окисление контактов может привести к снижению ёмкости и проблемам с зарядкой.

Нужна ли раскачка Ni-Mh аккумуляторов? Мнения на этот счёт разделились. Раньше считалось, что раскачка (несколько циклов полного заряда-разряда) необходима для достижения максимальной ёмкости. Современные Ni-Mh аккумуляторы, как правило, уже прошли заводскую раскачку, и дополнительная раскачка может и не понадобиться. Однако, некоторые производители всё же рекомендуют выполнить несколько циклов полного заряда-разряда для достижения оптимальной работы. В любом случае, это не повредит, а вот польза может быть. Поэтому, если у вас есть время, сделайте несколько циклов – хуже точно не будет.

Хранение и утилизация Ni-Mh аккумуляторов. Хранить Ni-Mh аккумуляторы лучше всего в частично заряженном состоянии – примерно на ПЯТИДЕСЯТИ процентах ёмкости. Полностью разряженные аккумуляторы могут потерять ёмкость, а полностью заряженные – саморазрядиться. Храните их в сухом и прохладном месте, вдали от источников тепла. Утилизация Ni-Mh аккумуляторов должна производиться в соответствии с местными правилами. Не выбрасывайте их в обычный мусор – это вредно для окружающей среды. Сдайте их в специальные пункты приёма отработанных батареек.

Какие NiMh самые лучшие? К сожалению, однозначного ответа на этот вопрос нет. Качество Ni-Mh аккумуляторов зависит от многих факторов, включая производителя, ёмкость, технологию производства и даже партию. Обращайте внимание на репутацию производителя, читайте отзывы других пользователей и выбирайте аккумуляторы с подходящими вам характеристиками. Не гонитесь за самой низкой ценой – дешёвые аккумуляторы часто имеют низкое качество и короткий срок службы. Лучше потратить немного больше денег и купить качественные аккумуляторы, которые прослужат вам дольше. И помните, что даже самые лучшие аккумуляторы со временем теряют ёмкость.