Nikl-metalhydridová baterie (Ni-MH nebo NiMH) je sekundární chemický zdroj proudu , ve kterém je anodou vodíková metalhydridová elektroda (obvykle nikl-lanthanhydrid nebo nikl-lithium), elektrolytem je hydroxid draselný a katoda je oxid nikelnatý .
Výzkum technologie NiMH baterií začal v 70. letech 20. století a byl podniknut jako pokus překonat nedostatky nikl-kadmiových baterií . V té době používané sloučeniny hydridů kovů však byly nestabilní a nebylo dosaženo požadovaného výkonu. V důsledku toho se proces vývoje baterií NiMH zastavil. V 80. letech 20. století byly vyvinuty nové sloučeniny hydridů kovů dostatečně stabilní pro aplikace baterií. Od konce 80. let byly NiMH baterie neustále vylepšovány, zejména pokud jde o hustotu uložené energie . Jejich vývojáři poznamenali, že technologie NiMH mají potenciál dosáhnout ještě vyšší hustoty energie.
U nikl-metal hydridových baterií Krona je zpravidla počáteční napětí 8,4 V, poté napětí postupně klesá na 7,2 V a poté, když je energie baterie vyčerpána, napětí rychle klesá. Tento typ baterie je určen k náhradě nikl-kadmiových baterií . Nikl-metal hydridové baterie mají při stejných rozměrech asi o 20 % větší kapacitu, ale kratší životnost – od 200 do 300 cyklů nabití/vybití. Samovybíjení je asi 1,5-2krát vyšší než u nikl-kadmiových baterií.
NiMH baterie jsou prakticky bez „ paměťového efektu “. To znamená, že můžete nabíjet baterii, která není zcela vybitá, pokud nebyla v tomto stavu uložena déle než několik dní. Pokud byla baterie částečně vybitá a poté nebyla delší dobu používána (více než 30 dní), je nutné ji před nabíjením vybít.
Přátelský k životnímu prostředí.
Nejvýhodnější režim provozu: nabíjení malým proudem, 0,1 C (C je jmenovitá kapacita), doba nabíjení je 15-16 hodin (typické doporučení výrobce); maximální povolený proud - 0,3 C - je deklarován výrobci.
Baterie by měly být skladovány plně nabité v chladničce při teplotě alespoň 0 °C [1] . Během skladování je žádoucí pravidelně kontrolovat napětí (každé 1-2 měsíce). Nesmí klesnout pod 1 V [2] . Pokud napětí klesne, musíte baterie znovu nabít.
Nikl-metal hydridové baterie s nízkým samovybíjením ( anglicky low self-discharge nickel-metal hydride battery , LSD NiMH ) byly poprvé představeny v listopadu 2005 společností Sanyo pod obchodním názvem Eneloop . Později[ kdy? ] mnoho světových výrobců představilo své LSD NiMH baterie.
Tento typ baterie má snížené samovybíjení, což znamená, že má delší životnost než běžné NiMH. Baterie se prodávají jako „připravené k použití“ nebo „předem nabité“ a prodávají se jako náhrada za alkalické baterie.
Ve srovnání s konvenčními NiMH bateriemi jsou LSD NiMH baterie nejužitečnější, když mezi nabitím a použitím baterie mohou uplynout více než tři týdny. Běžné NiMH baterie ztratí během prvních 24 hodin po nabití až 10 % nabíjecí kapacity, poté se samovybíjecí proud ustálí až na 0,5 % kapacity za den. Pro LSD NiMH je toto nastavení obvykle mezi 0,04 % a 0,1 % kapacity za den. Tvrzení výrobce , že zlepšením elektrolytu a elektrody bylo dosaženo následujících výhod LSD NiMH oproti klasické technologii:
Další výhodou baterií NiMH s nízkým samovybíjením (LSD NiMH) je to, že mají obvykle výrazně nižší vnitřní odpor než běžné baterie NiMH. To má velmi pozitivní efekt u zařízení s vysokou spotřebou proudu:
Nabíjení se provádí elektrickým proudem při napětí na článku do 1,4-1,6 V. Napětí na plně nabitém článku bez zátěže je 1,4 V. Napětí při zátěži se pohybuje od 0,9 do 1,4 V. Napětí bez zátěže je plně vybitá baterie je 1,0-1,1 V (další vybití může poškodit článek). K nabíjení baterie se používá stejnosměrný nebo pulzní proud s krátkodobými negativními pulzy (pro zamezení „paměťového“ efektu metoda nabíjení baterií střídavým asymetrickým proudem).
Jednou z metod pro určení konce náboje je metoda -ΔV. Na obrázku je graf napětí na článku při nabíjení. Nabíječka nabíjí baterii stejnosměrným proudem. Po úplném nabití baterie začne napětí na ní klesat. Efekt je pozorován pouze při dostatečně vysokých nabíjecích proudech (0,5C - 1C). Nabíječka by měla tento pokles detekovat a nabíjení vypnout.
Existuje také tzv. „inflexe“ – metoda pro určení konce rychlonabíjení. Podstatou metody je, že se neanalyzuje maximální napětí na baterii, ale změna derivace napětí v závislosti na čase. To znamená, že rychlé nabíjení se zastaví v okamžiku, kdy je rychlost růstu napětí minimální. To umožňuje dokončit fázi rychlého nabíjení dříve, kdy teplota baterie ještě výrazně nestoupla. Metoda však vyžaduje měření napětí s větší přesností a některé matematické výpočty (výpočet derivace a číslicová filtrace získané hodnoty).
Při nabíjení článku stejnosměrným proudem se většina elektrické energie přemění na chemickou energii. Když je baterie plně nabitá, vstupní elektrická energie se přemění na teplo. Při dostatečně velkém nabíjecím proudu můžete určit konec nabíjení prudkým zvýšením teploty článku instalací teplotního čidla baterie. Maximální povolená teplota baterie je +60 °C.
Pro výpočet doby nabíjení baterie se používá následující vzorec: t = 1,3* (kapacita baterie / nabíjecí proud)
Náhrada standardního galvanického článku, elektromobily, defibrilátory, raketová a kosmická technika, autonomní napájecí systémy, rádiová zařízení, osvětlovací zařízení, modely s elektrickým pohonem.
Při použití NiMH akumulátorů není zdaleka vždy nutné hnát se za velkou kapacitou. Čím větší je kapacita baterie, tím vyšší je (ceteris paribus) její samovybíjecí proud. Uvažujme například baterie s kapacitou 2500 mAh a 1900 mAh. Plně nabité baterie, které se nepoužívají například měsíc, ztratí část své elektrické kapacity samovybíjením. Větší baterie se vybije mnohem rychleji než menší. Baterie tak budou mít například po měsíci přibližně stejné nabití a po ještě delší době bude původně kapacitnější baterie obsahovat menší náboj.
Z praktického hlediska má smysl vysokokapacitní baterie (1500-3000 mAh velikost AA ) používat v zařízeních s vysokou spotřebou energie na krátkou dobu a bez předchozího skladování. Například:
Baterie s nízkou kapacitou (velikost AA 300-1000 mAh) jsou vhodnější pro následující případy: