Was ist der Unterschied zwischen Nickel-Cadmium-Batterie und Nickel-Wasserstoff-Batterie?

Was ist der Unterschied zwischen Nickel-Cadmium-Batterie und Nickel-Wasserstoff-Batterie?

Unterschied zwischen wiederaufladbarer Batterie und normaler Batterie: Neben den unterschiedlichen Klemmenspannungen gibt es noch zwei Unterschiede: Erstens ist der Innenwiderstand der wiederaufladbaren Batterie viel geringer als der der normalen Batterie, z. B. die Messung eines Abschnitts 5 mit einem Digitalmultimeter. Der Kurzschlussstrom gewöhnlicher Batterien liegt im Allgemeinen unter 3A, und der Kurzschlussstrom einer Nickel-Cadmium- oder Nickel-Wasserstoff-Batterie Nr. 5 liegt im Allgemeinen über 4A. Aus diesem Grund beurteilen wir wahres und falsches Nickel-Cadmium und Nickel-Wasserstoff. Beim Laden des Akkus können Sie ein digitales Messgerät verwenden, um den momentanen Kurzschlussstrom zur Unterscheidung zu messen. Zweitens unterscheiden sich die Entladungseigenschaften von wiederaufladbaren Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien von denen gewöhnlicher Batterien, insbesondere wenn die Entladung beendet ist. Beim Entladevorgang gewöhnlicher Batterien wird die Klemmenspannung mit zunehmender Entladungsmenge allmählich um 1,5 V verringert, und es tritt keine plötzliche Änderung der Klemmenspannung auf, während sich die Nickel-Cadmium- und Nickel-Wasserstoff-Batterien während des Entladevorgangs unterscheiden. Die Klemmenspannung ändert sich kaum mit der Entladungsmenge, aber sobald die Entladung abgeschlossen ist. Die Klemmenspannung wurde von ungefähr 1,2 V auf ungefähr 1,0 V reduziert, und der Entladestrom wurde um den Faktor zwei reduziert. Eine fortgesetzte Entladung bei einem Spannungsabfall von 1,0 V oder weniger wird als Überentladung bezeichnet, was für die Batterie schädlich ist und die Lebensdauer beeinträchtigt.

Die heute verwendeten wiederaufladbaren Batterien werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung im Allgemeinen in vier Kategorien eingeteilt: Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd), Nickel-Wasserstoff-Batterien (NiMH), Blei-Säure-Batterien (PbSO4) und Lithium-Ionen-Batterien (Li +). ). Hier ist eine kurze Einführung in diese vier Arten von wiederaufladbaren Batterien:

(1) Blei-Säure-Batterie: Es handelt sich um eine Art wiederaufladbare Batterie, die früher aufgetaucht ist und eine übliche Autobatterie ist. Es gibt zwei Arten von gewöhnlichen Blei-Säure-Batterien und durch Ventilzug versiegelten Blei-Säure-Batterien. Ersteres wurde aufgrund unbequemer Nutzung und schwerwiegender Umweltverschmutzung schrittweise durch Letzteres ersetzt. Die von uns verwendeten Notlichter sind im Allgemeinen solche Batterien mit einer normalen Zykluslebensdauer von 1000 bis 1200 Mal.

(2) Nickel-Cadmium-Batterie: Es ist auch eine frühe Batterie. Das heißt, die tragbare Batterie, die derzeit häufig von Menschen verwendet wird. Die Nennspannung einer einzelnen Batterie beträgt 1,25 V, und ihre Kapazität (die Kapazität der wiederaufladbaren Batterie wird durch den Strom (mA) multipliziert mit der Stunde (h) ausgedrückt. Wenn die Kapazität einer Batterie 500 mA beträgt, bedeutet dies, dass die Die Batterie kann sich mit einem Strom von 500 mA entladen. Stunde) Bei der allgemeinen 5. Batterie (Typ AA) zwischen 450 und 800 mA beträgt die normale Ladefrequenz mehr als das 500-fache. Wenn sie jedoch falsch verwendet wird, verkürzt sich die Anzahl der Batterien erheblich Verwendet. Nickel-Cadmium-Batterien haben ein Phänomen, das als "Memory-Effekt" bezeichnet wird. Wenn Personen eine Nickel-Cadmium-Batterie aufladen, die nicht entladen wurde, "zeichnet" die Batterie automatisch einen Punkt auf, der nicht vollständig entladen ist. Wenn die nächste Ladung diesen Punkt erreicht, weist sie die gleichen Eigenschaften auf wie die entladene Batterie. Auf diese Weise wurde gleichzeitig die Kapazität verringert, obwohl der Akku noch nicht vollständig entladen ist. Dies ist der sogenannte "Memory-Effekt". Das Wesentliche ist, dass in der Elektrode eine dendritische Kristallstruktur erzeugt wird. Dieser "Memory-Effekt" ist einzigartig für die Nickel-Cadmium-Batterie. Von. Dies beeinträchtigt die Kapazität des Akkus erheblich und verkürzt die Lebensdauer des Akkus. Daher sollte Nickel-Cadmium vor dem Laden des Akkus vollständig entladen sein, damit es nach dem Entladen wieder aufgeladen werden kann. Sie sollten es bei Verwendung dieses Akkus nicht wiederholen. Beim Laden des Akkus haben die meisten handelsüblichen Ladegeräte, die automatisch geladen werden, einen geringen Ladestrom. Der Akku wird mindestens 15 Stunden lang vollständig aufgeladen, und der Akku wird nicht vollständig entladen. Einige Ladegeräte mit besseren Funktionen treten in die Vorverarbeitungsphase ein, wenn sie bestätigen, dass sie schnell aufgeladen werden können. In diesem Stadium entlädt das Ladegerät die Batterie vollständig, so dass jede Batterie vollständig entladen ist, so dass die Spannung jeder Batterie auf etwa 1,0 V abfällt. Beseitigung des "Memory-Effekts" von Nickel-Cadmium-Batterien. Nach der Vorbehandlung der Nickel-Cadmium-Batterie tritt sie direkt in die Schnellladephase ein, und nach Abschluss des Schnellladevorgangs wird sie in die Erhaltungsladung überführt, und die erforderliche Zeit beträgt im Allgemeinen 2-3 Stunden.

(3) Nickel-Metallhydrid-Batterie: Es handelt sich um eine neu entwickelte wiederaufladbare Batterie mit einer ähnlichen Leistung wie eine Nickel-Cadmium-Batterie, deren Energiedichte jedoch höher ist. Die Kapazität eines Ni-MH-Akkus Nr. 5 liegt zwischen 1000 und 1300 mAh. Darüber hinaus hat es keinen "Memory-Effekt" und keine Umweltverschmutzung. Daher nennen es einige Leute "grüne Batterie" und sicherlich ist der Preis ein wenig hoch.

(4) Lithium-Ionen-Batterie: Es handelt sich auch um eine kürzlich entwickelte Batterie. Der größte Vorteil ist, dass die Energiedichte höher ist, aber auch der Preis sehr hoch. Es wird im Allgemeinen in High-End-Elektronikprodukten verwendet, sollte jedoch die Entladespannung während der Entladung nicht überschreiten. Darüber hinaus kann sie nicht größer sein als die Entladestromentladung.

Um alle Arten von wiederaufladbaren Batterien ordnungsgemäß zu verwenden, ist es sehr wichtig, die Batterie für die Lebensdauer der Batterie vollständig aufzuladen. Wenn die Lademethode nicht korrekt ist, verkürzt sich die Akkulaufzeit erheblich.

Wiederaufladbare Batterien umfassen hauptsächlich Blei-Säure-Batterien und Alkalibatterien. Derzeit verwendete Nickel-Cadmium- (NiCd), Nickel-Wasserstoff- (NiMH) und Lithium-Ionen- (Li-Ionen) Batterien sind Alkalibatterien.

Der Grundaufbau der ventilgeregelten wartungsfreien Blei-Säure-Batterie für Blei-Säure-Batterien ist in Abbildung 1 dargestellt. Sie besteht aus positiven und negativen Platten, Separatoren, Elektrolyten, Sicherheitsventilen, Gassteckern und Außengehäusen. Das aktive Material auf der positiven Elektrodenplatte ist Bleidioxid (PbO 2), und das aktive Material auf der negativen Elektrodenplatte ist schwammiges reines Blei (Pb). Der Elektrolyt wird in einem bestimmten Verhältnis aus destilliertem Wasser und reiner Schwefelsäure hergestellt. Nach einer bestimmten Elektrolytdichte, die in die Batteriezelle geladen wurde, wurde aufgrund der elektrochemischen Reaktion eine elektromotorische Kraft von etwa 2,1 V zwischen der positiven und der negativen Platte erzeugt.

Wenn Sie zum ersten Mal eine neue Blei-Säure-Batterie verwenden, muss diese vollständig aufgeladen sein. Beim Laden mit einer Laderate von 0,1 ° C dauert es etwa 55 bis 75 Stunden. Nachdem der Akku normal verwendet wurde, sollte er sofort aufgeladen werden. Üblicherweise verwendete Verfahren sind: (1) Einstufen des Konstantstrom-Lademethodens; (2) Niederspannungs-Konstantspannungslademethode (mit Lastladung) (3) Schnelllademethode. Die anfängliche Ladezeit für das Schnellladen beträgt weniger als 5 Stunden, und die normale Ladezeit kann auf etwa 1 Stunde verkürzt werden.

Nickel-Cadmium-Batterie Das aktive Material auf der positiven Platte der NiCd-Batterie besteht aus Nickeloxidpulver und Graphitpulver. Graphit ist nicht an chemischen Reaktionen beteiligt und hat die Hauptfunktion, die Leitfähigkeit zu verbessern. Das aktive Material auf der negativen Elektrodenplatte besteht aus Cadmiumoxidpulver und Eisenoxidpulver. Die Funktion des Eisenoxidpulvers besteht darin, das Cadmiumoxidpulver zu einer hohen Unschmelzbarkeit zu machen, eine Agglomeration zu verhindern und die Kapazität der Elektrodenplatte zu erhöhen. Aktive Materialien, die in perforierte Stahlbänder eingewickelt sind und zu positiven, negativen Batterieplatten werden. Die Platten sind durch einen alkalibeständigen Hartgummi-Isolierstab oder eine perforierte Polyvinylchlorid-Wellplatte getrennt. Der Elektrolyt ist üblicherweise eine Kaliumhydroxidlösung. Die Selbstentladungsrate des NiCd-Akkus (dh die Rate, mit der der Akku bei Nichtgebrauch seine Ladung verliert) ist im Vergleich zu anderen Akkus moderat. Wenn der NiCd-Akku verwendet wird und die Entladung nicht vollständig ist, wird er erneut aufgeladen. Wenn es wieder entladen wird, kann es nicht die gesamte Energie entladen. Beispielsweise kann der Akku nach dem Loslassen von 80% des Stroms und dem anschließenden vollständigen Laden nur 80% des Stroms abgeben. Dies ist der sogenannte Memory-Effekt. Natürlich bringen mehrere vollständige Entlade- / Ladezyklen den normalen Betrieb des NiCd-Akkus zurück. Aufgrund des Memory-Effekts des NiCd-Akkus sollte jeder Akku vor dem Laden unter 1 V entladen werden, wenn er nicht vollständig entladen ist.

Das positive Plattenmaterial der Nickel-Wasserstoff-Batterie NiMH-Batterie ist NiOOH, und das negative Plattenmaterial der Elektrode ist eine wasserstoffabsorbierende Legierung. Der Elektrolyt ist üblicherweise eine 30% ige wässrige KOH-Lösung mit einer geringen Menge an zugesetztem NiOH. Der Separator besteht aus einem porösen Vinylon-Vliesstoff oder einem Nylon-Vliesstoff. NiMH-Batterien sind sowohl in zylindrischer als auch in quadratischer Größe erhältlich. Die Struktur der zylindrisch versiegelten NiMH-Batterie ist in Abbildung 2 dargestellt.

NiMH-Akku beschleunigt vorwärts

Als Alternative zur frühen Nickel-Cadmium-Batterie sind Ni-MH-Batterien die umweltfreundlichsten Batterien, die die Verwendung von giftigem Cadmium und die durch Schwermetalle verursachte Umweltverschmutzung eliminieren. NiMH-Batterien haben ein großes Energiedichteverhältnis, was bedeutet, dass Nickel-Wasserstoff-Batterien die Betriebszeit von Geräten effektiv verlängern können, ohne digitale Geräte zusätzlich zu belasten. Ein weiterer Vorteil von Nickel-Metallhydrid-Batterien besteht darin, dass sie den in Nickel-Cadmium-Batterien vorhandenen "Memory-Effekt" stark reduzieren, wodurch die Verwendung von Nickel-Wasserstoff-Batterien bequemer wird.

Warum ersetzen Nickel-Metallhydrid-Batterien die beliebtesten Lithium-Batterien? In der Tat macht es keinen Sinn. Erstens sind Nickel-Metallhydrid-Batterien seit den 1990er Jahren auf dem Markt und wurden über einen längeren Zeitraum getestet. Zweitens sind Nickel-Wasserstoff-Mineralressourcen ausreichend; Es gibt wieder viele einheimische Hersteller und mehr als 100 private Unternehmen, die allein in Guangdong Nickel-Wasserstoff-Batterien herstellen. Viertens: Nickel-Metallhydrid-Batterien zeichnen sich im Vergleich zu Lithiumbatterien durch hohe Sicherheit aus und sind nicht leicht zu explodieren. .

Nickel-Metallhydrid-Batterien sind derzeit die ausgereiftesten Sekundärbatterien im HEV-Automobilbereich. Objektiv gesehen gibt es jedoch auch einige "Vertiefungen" bei Nickel-Metallhydrid-Batterien: Die Raffinationstechnologie ist nicht ausgereift genug und die Kosten sind zu hoch. Es besteht auch die große versteckte Gefahr, dass es, sobald es weit verbreitet ist, in Zukunft vor dem Problem des Recyclings steht. Am Ende werden Nickel-Metallhydrid-Batterien vor der großen Herausforderung von Lithium-Ionen-Batterien stehen, aber kurzfristig sind Nickel-Metallhydrid-Batterien im kommenden neuen Energiezeitalter immer noch vielversprechend.

Lithium-Batterie-Zukunftsstern

Seit der Vermarktung im Jahr 1991 hat sich die gesamte Lithium-Ionen-Batterieindustrie rasant entwickelt. Unter diesen sind Polymer-Lithium-Ionen-Batterien flüssigen Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Sicherheit, Volumen, Qualität, Kapazität und Entladeleistung überlegen und haben einen breiteren Anwendungsbereich.

Bei der kürzlich abgehaltenen fünften internationalen Ausstellung für saubere Energiefahrzeuge in Peking stellte der Reporter fest, dass fast alle reinen Elektrobusse der großen Bushersteller Lithiumbatterien verwendeten. FAW Bus verwendet lithiumbetriebene Batterien, Zhongda Qingshan reiner Elektrobus, Shandong Haoxing verwendet Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien und eine Vielzahl von lithium-batterien, einschließlich Lithium-Ionen-Elektronen auf Phosphorsäurebasis und Lithium-Lanthan-Phosphat, wurden vollständig demonstriert.

Song Jian, Executive Vice President des Forschungsinstituts für Kraftfahrzeugtechnik der Universität Tsinghua, sagte, dass 99% des weltweiten Marktanteils für Hybridbatterien Nickel-Metallhydrid-Batterien sind und die Entwicklung der Nickel-Wasserstoff-Batterietechnologie in China ausgereift ist. Der Preis für Nickel ist jedoch teuer, und die Produktionskosten für Nickel-Wasserstoff-Batterien sind viel höher als für Lithiumbatterien. Im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid-Batterien wird das Gewicht der Lithiumbatterie der neuen Generation um die Hälfte reduziert und die Speicherkapazität mehr als verdoppelt. Die Laufleistung verbessert sich nach einer Aufladung erheblich. Darüber hinaus wird die Lebensdauer von Nickel-Metallhydrid-Batterien in den nächsten drei bis fünf Jahren an ihre Grenzen stoßen. Am Ende werden Lithiumbatterien in Zukunft eine leistungsstärkere Energiequelle für die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge sein.

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