Aufladen, Preis und Explosion von Nickel-Wasserstoff-Batterien

Eine Nickel-Wasserstoffbatterie (NiH2 oder Ni-H2) ist eine batteriebetriebene elektrochemische Kraftquelle.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Diese Batterie basiert auf Nickel und Wasserstoff. Die Nickel-Wasserstoff-Batterie wurde von Alexander Illich Klosd patentiert, und Boris verliert Levich Tsenter in den Vereinigten Staaten von Amerika. Der Hauptvorteil dieser Batterie ist, dass sie wartungsfrei ist. Nickel-Wasserstoff-Batterien verwenden 26% Kaliumhydroxid (KOH) als Elektrolyten.

In dieser Batterie besteht die positive Elektrode aus einer trocken gesinterten porösen Nickelplakette, die Nickelhydroxid enthält. Der negative Wasserstoffanschluss verwendet einen mit Teflon angereicherten dunklen Platinimpuls bei einer Stapelung von 7 mg / cm², und der Separator besteht aus gewebtem Zirkonoxidmaterial. Das kritische Merkmal der Nickel-Wasserstoff-Batterie ist ihre lange Lebensdauer. Es unterscheidet sich von einer Nickel-Metallhydrid-Batterie durch die Verwendung von dampfförmigem Wasserstoff, der in einer gepackten Zelle bei einem Druck von bis zu 82,7 bar (1200 psi) beiseite gelegt wird.

Es ist auch so missbrauchstolerant wie NiFe-Batterien. Nickel-Wasserstoffbatterien haben eine Haltbarkeitsdauer von 15 Jahren oder mehr bei einer Freisetzung von 80%. Seine Energiedichte beträgt 75 Wh / kg. Gleichzeitig beträgt die Energiedichte nur etwa ein Drittel der einer Lithiumbatterie. Die Zelle verarbeitet mehr als 20.000 Beschuldigungsmuster mit 85% Energieproduktivität und 100% Faraday-Kompetenz.

Die Entwicklung von Nickel-Wasserstoff-Batterien wurde 1970 von COMSAT-Laboratorien begonnen. Nach der ersten Bestätigung der Lebensfähigkeit der Nickel-Wasserstoff-Batterie finanzierte INTELSAT COMSAT-Laboratorien, um weiterhin Zellen zu entwickeln. Sie schufen 1975 eine 50-Ah-Zelle, was zur Entwicklung einer 35-Ah-Nickel-Wasserstoff-Zelle für den Einsatz auf dem Satelliten-Raumschiff Navigation Technology Satellite der United States Navy führte.

Es ist im Vergleich zu einer Nickel-Eisen-Batterie leicht und hat eine hohe gravimetrische Dichte, aber eine niedrige volumetrische Energiedichte aufgrund von gasförmigem Wasserstoff. Es ist teuer und hat aus diesem Grund nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten.

Da der Wasserstoff beim Laden der Zelle in der Gasphase in der Zelle verbleibt, muss das Gas sehr hohen Drücken von bis zu etwa sieben, multipliziert mit zehn, standhalten, die auf die Leistung von 6 Pascal (70 bar) erhöht werden. Aus diesem Grund müssen Nickel-Wasserstoff-Batterien hermetisch abgedichtet werden.

NiH2-Batterien haben Eigenschaften, die es möglich machen, elektrische Energie in Satelliten und Weltraumtests zu sammeln. Zum Beispiel sind die ISS, Mercury Messenger, Mars Odyssey und Mars Global Surveyor mit Nickel-Wasserstoff-Batterien ausgestattet.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Laden von Nickel-Wasserstoff-Batterien

Es ist interessant festzustellen, dass die Ladeeffizienz von Nickelbatterien aller Art nahezu 100% bis zu etwa 70% der Gesamtladung beträgt. Dies bedeutet, dass es zunächst zu einem leichten Temperaturanstieg kommt, später jedoch mit steigendem Ladungsniveau der Wirkungsgrad abnimmt und Wärme erzeugt wird, wodurch die Temperatur der Zelle regnet. Nickel-Wasserstoff-Batterien können tief entladen werden und verschiedene Lademethoden akzeptieren.

Ihre Wiederaufladungseigenschaften ähneln im Allgemeinen denen von versiegelten Nickel-Cadmium-Batterien. Sie können einfach mit der I-Lademethode aufgeladen werden. Während des ersten Schritts können Nickel-Wasserstoff-Batterien innerhalb von 15 Minuten eine Ladung von 60 bis 80% aufnehmen. An diesem Punkt nach Erreichen der Primärflankenspannung wird der Strom verringert und der Ladevorgang bis zur folgenden Spannungsgrenze fortgesetzt. Diese Batterien haben eine hohe Selbstentladungsrate.

Preis für Nickel-Wasserstoff-Batterien

Wiederaufladbare Batterien bieten große Chancen, kostengünstige Systeme mit hoher Kapazität und hohe Zuverlässigkeit für Energiespeicher in großem Maßstab zu erreichen. In Nickel-Wasserstoff-Batterien wird eine Nickelhydroxid-Kathode und ein kostengünstiger Elektrokatalysator für die Anode verwendet.

Dennoch sind diese Batterien teuer und werden in begrenzten Anwendungen verwendet. Die geschätzten Kosten für die Nickel-Wasserstoff-Batterie basieren auf aktiven Materialien und liegen bei nur 83 USD pro Kilowattstunde. Dies zeigt attraktive Eigenschaften für Energiespeicher in großem Maßstab. Der Grund, warum es begrenzte Anwendungen hat, liegt in seinen hohen Kosten; Aus diesem Grund ist es nicht für jedermann erschwinglich, es in Experimenten zu verwenden.

Es wurde nur in umfangreichen Experimenten mit einem beträchtlichen Budget verwendet, zum Beispiel bei Teleskopen und Satelliten. Dieser akku ist vorteilhaft, hat jedoch einen Preisnachteil, der seine Anwendungen einschränkt.

Die Explosion von Nickel-Wasserstoff-Batterien

Unangemessene Arbeitsabläufe, bei denen eine wahrscheinliche Ursache die Entzündung von angesammeltem Wasserstoffgas durch einen Funken ist, der während der Austauscharbeiten erzeugt wird, und eine unzureichende Belüftung des Batteriebereichs; führt dazu, dass die Nickel-Wasserstoff-Batterie explodiert.

Nickelwasserstoffbatterien haben aufgrund von gasförmigem Wasserstoff eine geringe volumetrische Energiedichte. Der Wasserstoff in diesen Batterien liegt in gasförmiger Form vor. Deshalb haben diese Batterien eine sehr hohe Druckrate von ca. 70 bar.

Deshalb sollten sie versiegelt aufbewahrt werden. Büros, in denen Batterieladegerüste untergebracht sind, müssen sicherstellen, dass die Lüftungsrahmen betriebsbereit sind und ausreichend Außenluft fördern, um den eingezäunten Bereich angemessen zu belüften.

Administratoren sollten über sichere Praktiken und geeignete Richtlinien zum Laden von Batterien für die Nickel-Wasserstoff-Batterien, an denen sie arbeiten, informiert sein. Diese Daten sollten an alle Fachleute verteilt werden, die sich mit den Batterien und den Rahmenbedingungen für das Laden von Batterien befassen.

Fazit

1990 wurde das Hubble-Teleskop als primärer LEO-Satellit mit Nickel-Wasserstoff-Batterien ausgeliefert. Danach wurden Nickel-Wasserstoff-Batterien für verschiedene LEO-Missionen eingesetzt.

Mitte der 1980er Jahre wurde das Stromversorgungssystem der internationalen Raumstation mit der größten jemals in Reihe geschalteten Nickel-Wasserstoff-Batterie "Orbital Replacement Units" entwickelt, um während der Dauer der LEO-Sonnenfinsternis einen Energiespeicher bereitzustellen. Das erste Set wurde im Jahr 2000 auf den Markt gebracht.

Die ISS Ni-H2-Batterien haben eine Lebensdauer von 6,5 Jahren. Die Nickel-Wasserstoff-Batterietechnologie wird seit mindestens 30 Jahren in großem Umfang eingesetzt. Die höheren expliziten Energiekontraste und Nickel-Cadmium-Batterien waren der Hauptfaktor, der zur konventionellen Verwendung von Nickel-Wasserstoffbatterien führte, auf denen seit den 1990er Jahren alle Korrespondenzsatelliten installiert waren.

Sein einziger und wesentlicher Nachteil ist sein unerschwinglicher Preis aufgrund der Verwendung eines teuren Platinkatalysators. Fast alle Anwendungen von Ni-H2-Batterien finden in der Luft- und Raumfahrt statt.

Aufgrund der erwarteten Vorteile von lithium-ionen-batterien für Weltraumanwendungen wird heute jedoch das Verschwinden der Nih2-Technologie in naher Zukunft erwartet. Die meisten Satellitenhersteller haben ihre Satellitenkraft-Frameworks effektiv an Lithium-Partikel-Batterien angepasst.