Pin niken-cadmium và niken-hydro có thể sạc lại và giới thiệu ứng dụng

Pin niken-cadmium và niken-hydro có thể sạc lại và giới thiệu ứng dụng

1 Giới thiệu tóm tắt về pin sạc niken-cadmium (Cd-Ni) và pin sạc Ni-MH

1.1 Pin sạc và tế bào chính

(1) Pin có thể sạc lại là loại pin có thể được sạc và xả nhiều lần, còn được gọi là pin phụ hoặc bộ tích điện.

Các loại pin sạc thường được sử dụng là: pin niken-cadmium, pin niken-kim loại hyđrua, pin axit-chì, pin lithium-ion, pin kẽm-niken, pin sắt-niken và các loạt pin khác.

(2) Pin tiểu là pin khô hay còn gọi là pin tiểu. Các loại pin thường được sử dụng là: pin kẽm-mangan, pin kẽm-bạc, pin kiềm kẽm-mangan, pin sơ cấp kẽm-niken và các dòng pin khác.

1.2 Pin niken-cadmium và niken-kim loại hyđrua có thể sạc lại: (pin kim loại hiđrua-niken Pin Ni-MH)

Cấu tạo của pin: pin được cấu tạo bởi các điện cực (Electrode), chất điện phân (Electrolyte), màng ngăn (Saparator), và vỏ ngoài (Outer shell).

Cụ thể: cực âm (Cathode) sử dụng niken hydroxit và coban, cực dương (Anode) sử dụng bột hợp kim lưu trữ hydro, bình điện phân sử dụng kali hydroxit, màng ngăn sử dụng vải nylon, và vỏ ngoài bằng vỏ thép mạ niken. Điện cực âm của pin cadimi niken là oxit cadimi, cadimi xốp điện phân, phần còn lại giống pin niken hydro.

1.3 Phân loại pin nickel-cadmium và nickel-metal hydride có thể sạc lại được

(1) Pin niken-kim loại hyđrua có thể sạc lại được phân loại theo tấm của chúng: pin niken-cađimi thiêu kết, pin niken-kim loại hyđrua, pin niken-cađimi tạo bọt và pin niken-kim loại hyđrua.

Pin niken-cadmium và niken-kim loại hyđrua thiêu kết: Các tấm được sản xuất bằng phương pháp thiêu kết và quy trình sản xuất phức tạp, với hiệu suất phóng điện tốc độ cao, tốc độ cực cao, hiệu suất nhiệt độ cao và thấp tốt, nhưng chi phí cao. Được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, quân sự, v.v.

Pin niken-cadmium và niken-kim loại hyđrua tạo bọt: Chúng được sản xuất bằng cách sử dụng niken tạo bọt có độ xốp cao làm ma trận và chứa đầy các vật liệu hoạt tính. Quy trình sản xuất đơn giản, dung lượng pin cao và chi phí thấp. Nó được sử dụng rộng rãi trong các công cụ điện, chiếu sáng khẩn cấp cứu hỏa, thiết bị gia dụng và nhiều lĩnh vực dân dụng khác.

(2) Phân loại hình dạng của pin: hình trụ, hình vuông, loại nút, v.v.;

(3) Được phân loại theo tốc độ xả của pin: loại tốc độ trung bình, loại tốc độ cao, loại tốc độ siêu cao, v.v.

1.4 Tính năng kỹ thuật chính của pin cadmium-niken và niken-kim loại hyđrua

1.4.1 Dung lượng của pin Ni-Cd và Ni-MH (Dung lượng)

Dung lượng định mức đề cập đến dung lượng tối thiểu mà pin sẽ giải phóng trong một số điều kiện nhất định như nhãn hiệu của nhà sản xuất' s.

Theo định nghĩa: công suất=thời gian × dòng điện ……………………………… ①

Cụ thể: dung lượng sạc=thời gian sạc × dòng sạc ………… ②

Công suất xả=thời gian xả × dòng xả …… ③

Trong các công thức trên ①, ② và ③, công suất được biểu thị bằng C, và đơn vị là ampe-giờ (Ah) hoặc miliampe-giờ (mAh); thời gian sạc và xả được biểu thị bằng h, và đơn vị là giờ; dòng sạc và xả được biểu thị bằng ampe (A) hoặc mili giây Ampe (mA) cho biết.

Dung lượng danh định của pin niken-cadmium và niken-kim loại hyđrua đề cập đến dung lượng được xả với tốc độ 5 giờ, được biểu thị bằng C5.

Ví dụ: Đánh giá công suất định mức của pin niken-cađimi và niken-kim loại hyđrua: sạc ở dòng điện không đổi 0,1 C5A trong 14 đến 16 giờ (dung lượng sạc thường được tính bằng 120% công suất định mức), bỏ nó sang một bên trong 15 đến 30 phút, rồi dùng dòng điện không đổi 0,2C5A Phóng điện đến hiệu điện thế cuối cùng là 1,0V / công suất.

Ví dụ: Pin AA1500mAh Ni-MH, được sạc bằng 0,5C5A,

Dòng sạc=0,5 × 1500=750mA

Dung lượng sạc=1500mAh × 120% (nghĩa là 1,2 lần)=1800mAh

Dung lượng sạc (mAh) 1800mAh

Thời gian sạc (h) ===2,4 giờ hoặc 144 phút

Dung lượng xả (mAh) 750mA

Tốc độ nhân: đề cập đến kích thước của dòng điện nạp và xả, được biểu thị bằng bội số của công suất danh định.

Ví dụ: 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A ...

Các tiêu chuẩn IEC và GB / T 15100 mới hiện tại được thay đổi thành ItA, có nghĩa là ItA tương đương với C5A.

Pin AA1500mAh Ni-MH được sạc ở dòng điện không đổi 0,5C5A và dòng sạc là 750mAh. 0,5C5A thường được gọi là độ phóng đại 0,5.

1.4.2 Điện áp của pin Ni-Cd và Ni-MH

Điện áp bình thường của pin nickel-cadmium và nickel-metal hydride là 1,2V mỗi pin.

Điện áp pin đã lắp ráp=1,2V × số lượng pin đã lắp ráp

Sự kết hợp của pin cadmium-niken và niken-kim loại hyđrua thường được kết hợp nối tiếp và kết hợp song song không được khuyến khích, bởi vì có một số khác biệt nhất định trong các pin đơn lẻ. Ví dụ, sự khác biệt về dung lượng và dung lượng dẫn đến sự khác biệt về nhiệt độ của pin, và sự khác biệt về nhiệt độ của pin dẫn đến sự khác biệt về điện áp. , Sự chênh lệch điện áp làm cho dòng điện của ắc quy có điện áp phóng điện cao chảy ngược sang ắc quy có điện áp phóng điện thấp, làm cho các ắc quy mắc song song không đồng nhất, dẫn đến việc sử dụng bộ ắc quy không an toàn.

Điện áp pin bao gồm điện áp sạc, điện áp mạch hở, điện áp mạch kín, điện áp phóng điện, điện áp làm việc, điện áp nền, điện áp tiêu chuẩn và điện áp kết thúc.

Điện áp danh định: pin niken-hydro 1,2V / chiếc, pin cadmium niken 1,2V / chiếc, pin kẽm-mangan 1,5V / chiếc

Pin axít chì 2.0 V / pc Pin Li-ion 3,6 V / pc

Điện áp sạc: Giá trị lớn nhất của điện áp sạc pin trong quá trình sạc pin. Điện áp của pin thay đổi theo dòng sạc. Dòng sạc càng cao thì điện áp sạc càng cao và ngược lại.

Điện áp cắt: Điện áp tại đó pin phóng điện đến thời gian cắt phóng điện, thay đổi theo dòng phóng điện.

như:

Tỷ lệ xuất viện

Điện áp cuối phóng điện

0,2 C5A phóng điện

1,0 V / chỉ

1 lần xả C5A

0,9 V / chỉ

5 C5A phóng điện

0,8 V / chỉ

10 C5A xả

0,7 V / cái

1.4.3 Tự xả (tự phóng điện)

Pin cađimi-niken và niken-kim loại hyđrua giải phóng dung lượng riêng của chúng trong pin có thể sạc lại mà không cần phóng điện bên ngoài.

Kiểm tra đánh giá khả năng tự phóng điện: Pin được sạc ở dòng điện không đổi 0,1C5A trong 14 đến 16 giờ và sau khi để mở trong 28 ngày đêm, được phóng ở dòng điện không đổi 0,2C5A đến điện áp kết thúc 1,0V, và thời gian xả được yêu cầu phải ≥3 giờ để đủ điều kiện.

1.4.4 Vòng đời

Theo phương pháp kiểm tra tuổi thọ chu kỳ được đưa ra trong tiêu chuẩn quốc gia GB / T 15100-94, tuổi thọ chu kỳ của pin Ni-MH phải ≥500 lần; chu kỳ có nghĩa là (sạc và xả) một lần, tức là sạc một lần và xả một lần. Tuổi thọ kết thúc khi công suất phóng điện nhỏ hơn 60% công suất định mức.

Phải mất một thời gian dài để đánh giá vòng đời của pin phù hợp với tiêu chuẩn IEC và tiêu chuẩn quốc gia. Vì lý do này, các nhà sản xuất sản xuất pin nickel-cadmium và nickel-hydro và những nhà sản xuất sử dụng pin nickel-cadmium và nickel-hydro hiện đang sử dụng các phương pháp kiểm tra vòng đời tăng tốc; Theo phương pháp thử nghiệm của pin cadmium-niken và niken-kim loại hyđrua do Hiệp hội Công nghiệp Pin Trung Quốc ban hành năm 2000: sạc dòng điện không đổi 1C5A trong 72 phút, chờ 15 đến 30 phút, dòng điện không đổi 1C5A xả 1,0V / miếng, nó là một chu kỳ, và vòng đời của chu kỳ yêu cầu 300 lần; Yêu cầu khi công suất phóng điện nhỏ hơn 60% công suất định mức thì tuổi thọ sẽ kết thúc.

1.4.5 Điện trở bên trong của pin (mΩ) (nội trở)

Điện trở bên trong của pin cadmium-niken và niken-kim loại hyđrua chủ yếu là do phân cực điện hóa, phân cực nồng độ và phân cực ohmic của pin. Chỉ số này chủ yếu phụ thuộc vào lượng chất điện phân, và chất điện phân, màng ngăn, các bản cực âm và dương. , Phụ kiện và các phụ kiện khác có liên quan, cùng kiểu máy, cùng dung lượng pin, giá trị điện trở bên trong lớn, cho thấy hiệu suất điện của pin' kém; ngược lại, giá trị điện trở bên trong nhỏ, cho thấy hiệu suất điện của pin' tốt.

Kiểm tra điện trở bên trong: Pin được sạc ở dòng không đổi 0,1C5A trong 14 đến 16 giờ, sau đó để trong 60 phút để kiểm tra.

AA1200mAh — Pin AA1800mAh ≤30mΩ

AAA500mAh — Pin AAA800mAh ≤40mΩ

Hiệu suất của pin cũng bao gồm: hiệu suất nhiệt độ cao, hiệu suất nhiệt độ thấp, hiệu suất sạc quá mức, khả năng sạc điện áp không đổi, khả năng nhận sạc, hiệu suất chống sốc và rung, v.v ... Ngoại trừ các bài kiểm tra hiệu suất trên, các bài kiểm tra hiệu suất điện của ắc quy được thực hiện trong điều kiện môi trường 20 ± 5 ° C và độ ẩm tương đối 65 ± 20%.

Lưu ý: Trừ khi có quy định khác, tất cả các bài kiểm tra hiệu suất điện của ắc quy đều phải tuân theo các bài kiểm tra trong vòng một tháng do nhà máy trả cho khách hàng.

2 Tiêu chuẩn quốc gia về pin niken-cadmium và niken-hydro

2.1 GB / T15100—94

Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn thử nghiệm đối với pin niken-hydro hình trụ; nó được chia thành hiệu suất xả tốc độ cao, tốc độ trung bình, tốc độ thấp và tốc độ cực cao.

2,2 GB / T11013—1996

Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn kỹ thuật và phương pháp thử đối với pin niken-cadimi hình trụ.

2,3 GB / T15100—2004

Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn thử nghiệm đối với pin niken-hydro hình trụ; nó được chia thành hiệu suất xả tốc độ cao, tốc độ trung bình, tốc độ thấp và tốc độ cực cao. Thay đổi phương pháp biểu thị tốc độ sạc và phóng điện truyền thống từ bội số của công suất danh định thành bội số của dòng điện.

2,4 GB / T15100—2005

Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn thử nghiệm cho pin niken-kim loại hyđrua hình trụ, pin vuông nhỏ và pin nút, và thêm thử nghiệm sạc nhanh dòng điện không đổi 1.0C5A.

2.5 Tiêu chuẩn IEC cho pin niken-cadmium và niken-hydro

IEC61951-2: 2003 Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn thử nghiệm độ tin cậy và an toàn khác nhau đối với pin niken-kim loại hyđrua hình trụ và các tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau đối với pin.

IEC61951-1: 2003 Tiêu chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn thử nghiệm độ tin cậy và an toàn khác nhau đối với pin niken-cadmi hình trụ, hình vuông nhỏ, dạng nút và các tiêu chuẩn kỹ thuật cho các loại pin khác nhau.

3 Các lĩnh vực ứng dụng của pin cadmium-niken và niken-hydro và các yêu cầu của các ngành công nghiệp hỗ trợ liên quan

3.1 Pin niken-cadmium và niken-kim loại hyđrua có thể được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ điện, chiếu sáng khẩn cấp khi chữa cháy (bao gồm đèn chiếu sáng bãi cỏ, đèn năng lượng mặt trời), đồ chơi điện (mô hình máy bay), dao cạo râu, điện thoại không dây, xe đạp điện, máy ảnh kỹ thuật số, bộ bộ đàm, dụng cụ và máy đo, Truyền thông, thiết bị gia dụng, máy hút bụi, MP3, radio, v.v.

3.2 Dụng cụ điện (loại SC)

Các yêu cầu chính của ngành công cụ điện đối với pin loại SC cadmium-niken và niken-hydro:

Sạc với dòng điện không đổi 1C5A trong 72 phút, đặt nó sang một bên trong 15-30 phút

10C5A-15C5A xả hiện tại liên tục đến điện áp cuối 0,7V / pc

Thời gian xả ≥ 4 phút hoặc 3,5 phút

Liên tục chu kỳ 10 lần, không ít hơn thời gian xả cần thiết

Trong vòng 2 phút kể từ khi xả, điện áp pin không nhỏ hơn 1,0V / pc

Pin cho dụng cụ điện và pin đơn phải được đóng gói trong bao giấy kraft.

3.3 Ngành công nghiệp thiết bị chiếu sáng khẩn cấp (SC, C, D, AA, AAA, 2 / 3AA, 2 / 3AAA, v.v.) thiết bị chiếu sáng khẩn cấp phù hợp với các yêu cầu của ngành và tiêu chuẩn quốc gia. Khi ngành công nghiệp nói chung sử dụng các bộ pin, giới hạn điện áp và dòng điện không đổi được sử dụng. Sạc pin cadmium-niken và niken-kim loại hydride, đặt điện áp sạc là 1,43-1,45V / máy và thời gian sạc là 24 giờ.