Batteries rechargeables nickel-cadmium et nickel-hydrogène et introduction de l'application
1 Brève introduction de la batterie rechargeable nickel-cadmium (Cd-Ni) et Ni-MH
1.1 Batterie rechargeable et cellule primaire
(1) Une batterie rechargeable fait référence à une batterie qui peut être chargée et déchargée à plusieurs reprises, également appelée batterie secondaire ou accumulateur.
Les batteries rechargeables couramment utilisées sont : les batteries nickel-cadmium, les batteries nickel-hydrure métallique, les batteries plomb-acide, les batteries lithium-ion, les batteries zinc-nickel, les batteries fer-nickel et d'autres séries de batteries.
(2) Les batteries primaires sont des batteries sèches, également appelées batteries primaires. Les piles couramment utilisées sont : les piles zinc-manganèse, les piles zinc-argent, les piles alcalines zinc-manganèse, les piles zinc-nickel primaires et d'autres séries de piles.
1.2 Batteries rechargeables nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique : (batterie hydrure métallique-nickel batterie Ni-MH)
La composition de la batterie : la batterie est composée d'électrodes (Electrode), d'électrolyte (Electrolyte), de diaphragme (Saparator) et de coque externe (Coquille externe).
À savoir: la cathode (Cathode) utilise de l'hydroxyde de nickel et du cobalt, l'anode (Anode) utilise de la poudre d'alliage de stockage d'hydrogène, l'électrolyte utilise de l'hydroxyde de potassium, le diaphragme utilise un tissu en nylon et la coque extérieure est en acier nickelé. L'électrode négative de la batterie cadmium-nickel est l'oxyde de cadmium, le cadmium éponge électrolytique, et le reste est le même que la batterie nickel-hydrogène.
1.3 Classification des batteries rechargeables nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique
(1) Les batteries nickel-métal-hydrure rechargeables sont classées selon leurs plaques : les batteries nickel-cadmium frittées, les batteries nickel-métal-hydrure, les batteries nickel-cadmium expansées et les batteries nickel-métal-hydrure.
Batteries frittées nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique : les plaques sont fabriquées par frittage et le processus de production est complexe, avec des performances de décharge à haut débit et à très haut débit, de bonnes performances à haute et basse température, mais un coût élevé. Largement utilisé dans l'aérospatiale, militaire, etc.
Accumulateurs nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique : ils sont fabriqués en utilisant du nickel mousse à haute porosité comme matrice et remplis de matériaux actifs. Le processus de production est simple, la capacité de la batterie est élevée et le coût est faible. Il est largement utilisé dans les outils électriques, l'éclairage d'urgence incendie, les appareils ménagers et de nombreux autres domaines civils.
(2) La classification de forme de la batterie : cylindrique, carrée, de type bouton, etc. ;
(3) Classé selon le taux de décharge de la batterie : type à taux moyen, type à taux élevé, type à taux très élevé, etc.
1.4 Principales performances techniques des batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique
1.4.1 Capacité des batteries Ni-Cd et Ni-MH (Capacité)
La capacité nominale fait référence à la capacité minimale que la batterie devrait libérer dans certaines conditions, comme indiqué par la marque déposée du fabricant'.
Selon la définition : capacité=temps×courant………………………………①
A savoir : capacité de charge=temps de charge×courant de charge…………②
Capacité de décharge=temps de décharge × courant de décharge……③
Dans les formules ci-dessus ①, et , la capacité est représentée par C, et l'unité est l'ampère-heure (Ah) ou le milliampère-heure (mAh) ; le temps de charge et de décharge est représenté par h, et l'unité est l'heure ; le courant de charge et de décharge est représenté par des ampères (A) ou des millisecondes d'ampères (mA) dits.
La capacité nominale des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique fait référence à la capacité déchargée au rythme de 5 heures, exprimée en C5.
Par exemple : Évaluation de la capacité nominale des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique : charge à un courant constant de 0,1 C5A pendant 14 à 16 heures (la capacité de charge est généralement calculée à 120 % de la capacité nominale), mettez-la de côté pendant 15 à 30 minutes, puis utilisez un courant constant de 0,2C5A Décharge jusqu'à la tension finale de 1,0V/capacité.
Exemple : batterie Ni-MH AA1500mAh, chargée avec 0.5C5A,
Courant de charge=0,5×1500=750mA
Capacité de charge=1500mAh×120% (c'est-à-dire 1,2 fois)=1800mAh
Capacité de charge (mAh) 1800mAh
Temps de charge (h) ===2,4h ou 144min
Capacité de décharge (mAh) 750mA
Taux de multiplication : fait référence à la taille du courant de charge et de décharge, exprimé en multiples de la capacité nominale.
Par exemple : 0,1C5A, 0,2C5A, 0,5C5A, 1C5A...
Les nouvelles normes IEC et GB/T 15100 actuelles sont remplacées par ItA, ce qui signifie qu'ItA équivaut à C5A.
Une batterie Ni-MH AA1500mAh est chargée à un courant constant de 0,5C5A et le courant de charge est de 750mAh. 0,5C5A est communément appelé grossissement de 0,5.
1.4.2 Tension des batteries Ni-Cd et Ni-MH
La tension normale des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique est de 1,2 V chacune.
Tension de la batterie assemblée=1,2 V × nombre de batteries assemblées
La combinaison de batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique est généralement combinée en série, et la combinaison parallèle n'est pas recommandée, car il existe certaines différences entre les batteries individuelles. Par exemple, la différence de capacité et de capacité entraîne la différence de température de la batterie et la différence de température de la batterie entraîne la différence de tension. , La différence de tension provoque le retour du courant de la batterie avec une tension de décharge élevée vers la batterie avec une tension de décharge faible, provoquant des batteries parallèles incohérentes, entraînant une utilisation dangereuse de la batterie.
La tension de la batterie comprend la tension de charge, la tension en circuit ouvert, la tension en circuit fermé, la tension de décharge, la tension de fonctionnement, la tension de la plate-forme, la tension standard et la tension de terminaison.
Tension nominale : pile nickel-hydrogène 1.2V/pc, pile cadmium nickel 1.2V/pc, pile zinc-manganèse 1.5V/pc
Batterie au plomb 2,0 V/pc Batterie Li-ion 3,6 V/pc
Tension de charge : La valeur maximale de la tension de charge de la batterie pendant le processus de charge de la batterie. La tension de la batterie change avec le courant de charge. Plus le courant de charge est élevé, plus la tension de charge est élevée, et vice versa.
Tension de coupure : La tension à laquelle la batterie se décharge jusqu'au temps de coupure de décharge, qui varie avec le courant de décharge.
Comme:
Taux de décharge
Tension de fin de décharge
0,2 décharge C5A
1,0 V/seulement
1 décharge C5A
0,9 V/seulement
5 décharge C5A
0,8 V/seulement
10 décharges C5A
0,7 V/pièce
1.4.3 Autodécharge (autodécharge)
Les batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique libèrent leur propre capacité dans les batteries rechargeables sans décharge de courant externe.
Test d'évaluation d'auto-décharge : la batterie est chargée à un courant constant de 0,1C5A pendant 14 à 16 heures, et après avoir été laissée ouverte pendant 28 jours et nuits, déchargée à un courant constant de 0,2C5A à une tension de terminaison de 1,0V, et le temps de décharge doit être ≥ 3 heures pour se qualifier.
1.4.4 Durée de vie
Selon la méthode de test de durée de vie donnée dans la norme nationale GB/T 15100-94, la durée de vie de la batterie Ni-MH doit être ≥500 fois ; cycle signifie (charge et décharge) une fois, c'est-à-dire charge une fois et décharge une fois. La durée de vie se termine lorsque la capacité de décharge est inférieure à 60 % de la capacité nominale.
Il faut beaucoup de temps pour évaluer la durée de vie des batteries conformément aux normes CEI et aux normes nationales. Pour cette raison, les fabricants qui produisent des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrogène et ceux qui utilisent des batteries nickel-cadmium et nickel-hydrogène utilisent actuellement des méthodes de test de cycle de vie accéléré ; Selon la méthode de test des batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique publiée par la China Battery Industry Association en 2000 : charge à courant constant 1C5A pendant 72 minutes, 15 à 30 minutes en attente, décharge à courant constant 1C5A 1.0V/pièce, il est un cycle, et la durée de vie du cycle nécessite 300 fois ; Il est nécessaire que lorsque la capacité de décharge est inférieure à 60% de la capacité nominale, la durée de vie se termine.
1.4.5 La résistance interne de la batterie (mΩ) (résistance interne)
La résistance interne des batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique est principalement causée par la polarisation électrochimique, la polarisation de concentration et la polarisation ohmique de la batterie. Cet indicateur dépend principalement de la quantité d'électrolyte, de l'électrolyte, du diaphragme et des plaques positives et négatives. , Accessoires et autres connexes, le même modèle, la même capacité de la batterie, la valeur de résistance interne est grande, ce qui indique que les performances électriques de la batterie's sont médiocres ; au contraire, la valeur de résistance interne est faible, indiquant que les performances électriques de la batterie's sont bonnes.
Test de résistance interne : la batterie est chargée à un courant constant de 0,1C5A pendant 14 à 16 heures, puis laissée à l'essai pendant 60 minutes.
Batterie AA1200mAh—AA1800mAh ≤30mΩ
AAA500mAh—AAA800mAh batterie 40mΩ
Les performances de la batterie incluent également : les performances à haute température, les performances à basse température, les performances de surcharge, la capacité de charge à tension constante, la capacité de réception de charge, les performances de choc et de vibration, etc. À l'exception des tests de performance ci-dessus, les tests de performance électrique de la batterie sont effectués dans les conditions d'un environnement de 20±5°C et d'une humidité relative de 65±20%.
Remarque : Sauf indication contraire, tous les tests de performance électrique de la batterie sont soumis aux tests dans un délai d'un mois payé au client par l'usine.
2 Normes nationales pour les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrogène
2,1 Go/T15100—94
La norme comprend les normes d'essai pour les batteries cylindriques nickel-hydrogène ; il est divisé en performances de décharge à haut débit, à débit moyen, à bas débit et à ultra haut débit.
2,2 Go/T11013—1996
Cette norme contient des normes techniques et des méthodes d'essai pour les batteries cylindriques nickel-cadmium.
2,3 Go/T15100—2004
La norme comprend les normes d'essai pour les batteries cylindriques nickel-hydrogène ; il est divisé en performances de décharge à haut débit, à débit moyen, à bas débit et à ultra haut débit. Changez la méthode traditionnelle d'expression du taux de charge et de décharge du multiple de la capacité nominale au multiple du courant.
2,4 Go/T15100—2005
La norme comprend des normes de test pour les batteries cylindriques nickel-hydrure métallique, les petites batteries carrées et les batteries bouton, et ajoute un test de charge rapide à courant constant de 1,0C5A.
2.5 Norme IEC pour les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrogène
IEC61951-2: 2003 Cette norme contient diverses normes d'essais de fiabilité et de sécurité pour les batteries cylindriques nickel-hydrure métallique et diverses normes techniques pour les batteries.
IEC61951-1: 2003 Cette norme contient diverses normes de test de fiabilité et de sécurité pour les piles nickel-cadmium cylindriques, de petit carré, de type bouton et des normes techniques pour diverses piles.
3 Domaines d'application des batteries cadmium-nickel et nickel-hydrogène et exigences des industries connexes
3.1 Les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique peuvent être largement utilisées dans les outils électriques, l'éclairage de secours (y compris les lampes de pelouse, les lampes solaires), les jouets électriques (modèles d'avions), les rasoirs, les téléphones sans fil, les vélos électriques, les appareils photo numériques, les walkies- talkies, instruments et compteurs , Communications, appareils électroménagers, dépoussiéreurs, MP3, radios, etc.
3.2 Outils électriques (type SC)
Les principales exigences de l'industrie des outils électriques pour les batteries de type SC cadmium-nickel et nickel-hydrogène :
Chargez avec un courant constant 1C5A pendant 72 minutes, mettez-le de côté pendant 15-30 minutes
10C5A-15C5A décharge à courant constant jusqu'à la tension finale 0.7V/pc
Temps de décharge ≥ 4 minutes ou 3,5 minutes
Cycle en continu 10 fois, pas moins que le temps de décharge requis
Dans les 2 minutes suivant le temps de décharge, la tension de la batterie n'est pas inférieure à 1,0 V/pc
Les batteries pour outils électriques et les batteries simples doivent être emballées dans des pochettes en papier kraft.
3.3 Industrie des appareils d'éclairage de secours (SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA, etc.) Les appareils d'éclairage de secours sont conformes aux exigences de l'industrie et aux normes nationales. Lorsque l'industrie utilise généralement des blocs-batteries, une limitation de tension et de courant constante est utilisée. Chargez les batteries cadmium-nickel et nickel-hydrure métallique, réglez la tension de charge sur 1,43-1,45 V/pc et le temps de charge est de 24 heures.
