Nikl-metal hydridový akumulátor

Nikl-metal hydridový akumulátor
Vlastnosti
Energie / hmotnost	30 až 80  Wh / kg
Energie / objem	140 až 300  Wh / ℓ
Účinnost vybíjení	66  %
Samovybíjení	10–15% za měsíc, 10–15% během prvních 24  hodin
Život	asi osm let
Počet nabíjecích cyklů	500 až 1000
Jmenovité napětí na článek	1,2  V

Nikl-metal hydrid nebo NiMH (z anglického NiMH ) akumulátoru je nabíjecí elektrický akumulátor s použitím kovového hydridu (sloučenina umožňující ukládání vodíku ) a niklu oxyhydroxid jako elektroda .

Popis

Technologie NiMH je široce používána v běžných přenosných akumulátorech:

• Modely AA / HR6 s kapacitou až 2900  mAh pro nejefektivnější;
• Modely AAA / HR3 s maximální kapacitou 1 000  mAh .

Kromě niklu (ve formě oxyhydroxidu niklu ) kladné elektrody používají akumulátory NiMH jako elektrolyt roztok hydroxidu draselného (potaš - KOH) a také hydratovatelnou slitinu na bázi lanthanu ( vzácných zemin ) a niklu typu LaNi 5.

TheNi 5je intermetalická sloučenina .

Nabít

Optimální nabíjení niklového akumulátoru o kapacitě C se provádí při I = C / 10, to znamená pro teoretickou dobu nabíjení (pokud byla účinnost 100%) 10 hodin (v praxi použijeme tento aktuální C / 10 po dobu 14  h ) a s napětím menším nebo rovným 1,6  V na článek. Protože akumulátory NiMH nelze přebíjet (kromě velmi nízkého udržovacího proudu <C / 20), doporučuje se v praxi použít nabíječku, která automaticky detekuje konec nabíjení. U nabíječek, které nejsou vybaveny detekcí teploty, je detekce spolehlivá pouze pro rychlé nabíjení, a to buď řádově C / 1 ( 1  h ), nebo dokonce C / 0,25 ( 15  min ). I když jsou tyto rychlé nabíječky nejběžněji používány v domácích aplikacích, tyto velmi rychlé doby nabíjení snižují kapacitu akumulátorů během cyklů.

Různé vlastnosti nabíječek:

1. doba nabíjení (rychlé: < 1  h , normální: 14  h nebo kombinované: rychlé po 2  h + konec pomalého nabíjení);
2. detekce konce nabíjení pomocí (δv / δt) <0 nebo inflexním bodem (δ²v / δt²) = 0 (platí pouze pro rychlé nabíjení);
3. monitorování teploty baterie;
4. bezpečnostní zpoždění;
5. detekce vadných akumulátorů;
6. omezovací proudy, provozní schéma;
7. cyklus vybíjení a nabíjení;
8. udržovací proud po nabití (režim zvaný plovoucí nebo stékající ).

Historický

Původně výzkum skončil v 1960 poté, co práce sponzorované dvou desetiletí Volkswagen a Daimler-Benz (ve smlouvě o výzkumu s Battelle v Ženevě vedou k základnímu patentu na NiMH akumulátory (US patent 3,669,745. - poskytnuté 13.06 72) V 1970 , byla to společnost Philips a CNRS, kdo odvedl pozoruhodnou práci. Pozitivní elektrodová část byla silně vyvinuta Yuasa .

Akumulátory NiMH byly uvedeny na trh kolem roku 1990 společností Johnson Control inc. a mají vyšší hustotu energie nejméně o 30% ve srovnání s NiCd ( nikl - kadmium ) akumulátory . Od roku 1994 se německá skupina BMZ Group specializuje na zakázkovou montáž těchto akumulátorů k výrobě obalů pro mnoho použití „na míru“.
Samotné tyto akumulátory jsou dnes z hlediska měrné energie překračovány akumulátory Li-ion (Lithium-ion) a Li-Po (Lithium-Polymer).

V roce 2005 se objevují NiMH baterie s nízkým samovybíjením .

Silné stránky Ni-MH

• Jako akumulátory schopnost pracovat několik stovek cyklů nabíjení a vybíjení;
• Hmotnostní hustota větší než hustota niklu a kadmia  ;
• Snadné skladování a přeprava (baterie neobsahuje lithium);
• Neobsahuje kadmium , těžký a toxický kov.

Slabé stránky NiMH

• Složitá detekce konce nabíjení
• Nižší životnost než nikl-kadmium v počtu cyklů.

Akumulátory NiMH s nízkým samovybíjením

V roce 2005 se objevily NiMH akumulátory s nízkým samovybíjením, prodávané předem nabité. Obvykle se držet 70% až 85% kapacity po skladování po dobu jednoho roku při teplotě 20  ° C . Normální NiMH baterie ztrácejí během prvních 24  hodin 10 až 15% své kapacity , poté 10 až 15% za měsíc.

Jejich nízký vnitřní odpor umožňuje udržovat vyšší napětí u zařízení vyžadujících vysoké proudy, jako jsou digitální fotoaparáty.

Použití v hybridních vozidlech

Baterie NiMH jsou široce používány v hybridních automobilech (spalovací motor + elektrický motor). Navzdory poklesu výkonu ve srovnání s lithiovými bateriemi si zachovávají výhodu odolnosti vůči silnému nabíjecímu a vybíjecímu proudu a jsou mnohem bezpečnější v případě přehřátí.

Například Toyota Prius a Honda Civic IMA jsou vybaveny baterií NiMH Panasonic ( Matsushita ) o výkonu 1,3  kWh (39  kg pro první a 28  kg pro druhou). Tyto baterie jsou navrženy tak, aby vydržely po celou dobu životnosti vozidla (8letá záruka).

Do roku 2010 jsou vadné baterie vráceny do Japonska společnosti Panasonic, která je odpovědná za recyklaci. Dnes by to mělo ve Francii provést společnost SNAM, na základě dohody o recyklaci nikl-metal hydridových (Ni-MH) baterií pro hybridní vozidla skupiny Toyota podepsané dne24. června 2010se společností Toyota France za sběr a recyklaci nikl-metal hydridových baterií z hybridních vozidel značek Toyota a Lexus ve Francii. Od měsícečerven 2011, smlouva byla rozšířena na všechny země Evropské unie. Baterie po skončení životnosti se shromažďují v garážích a poté se recyklují v zařízeních v Saint-Quentin-Fallavier ( Isère ) a Viviez ( Aveyron ).

Společnost Honda Motor Europe má podobný program, který shromažďuje z jakéhokoli místa prodeje v Evropě a recykluje baterie NiMH a Li-Ion prostřednictvím programu poskytovaného společností SNAM.

Poznámky a odkazy

1. (in) Isidor Buchmann , „  The Secrets of Battery Runtime - Battery University  “ na batteryuniversity.com , Cadex Electronics Inc. (přístup k 5. dubna 2012 ) .
2. (in) Stefan Vorkoetter , „  Review: Testing Sanyo's Eneloop Low Self-Discharge Dobíjecí baterie  “ na stefanv.com , stefanv.com (přístup k 5. dubna 2012 ) .
3. (in) Vzestup recyklace , web snam.com.
4. „  Toyota France a SNAM podepisují dohodu o recyklaci nikl-metal hydridových (Ni-MH) baterií pro hybridní vozidla skupiny  “ [PDF] , na vera-chimie-developpements.com .