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NiMH-Nickel-Metallhydrid-Batterietechnologie

NiMH-Nickel-Metallhydrid-Batterietechnologie


Angesichts der Umweltbedenken hinsichtlich Nickel-Cadmium-Batterien und -Zellen hat die Nickel-Metallhydrid-Technologie die Oberhand gewonnen.

Nickel-Metallhydrid-, NiMH-Batterien und -Zellen weisen ein sehr ähnliches Leistungsniveau auf - ähnliche Spannungs- und Ladeeigenschaften. Als solche sind sie praktisch ein direkter Ersatz, obwohl es einige Unterschiede gibt, wie man sich vorstellen kann.

In Anbetracht der wesentlich besseren Umweltverträglichkeit sind NiMH-Batterien die Technologie der Wahl für die verfügbaren austauschbaren Standardbatterien: AAA-, AA-, C-, D-Größen.

NiMH-Batterietechnologie: Grundlagen

NiMH-Batterien und -Zellen sind mittlerweile weit verbreitet. Sie haben eine Reihe von Hervorhebungsmerkmalen, die ihre Verwendung ermöglicht haben, obwohl sie einige Nachteile haben:

  • Umweltbelastung: Die NiMH-Batterietechnologie hat die ihres NiCd-Bruders aufgrund ihrer geringeren Umweltbelastung überholt. Die Verwendung von Cadmium ist von besonderer Bedeutung und daher die Verwendung. In der Europäischen Union, EU, schreibt die als Batterierichtlinie bezeichnete Gesetzgebung vor, dass die Verwendung von NiCd-Batterien für den tragbaren Gebrauch durch Verbraucher eingestellt werden muss.

    Während die Verwendung von giftigem Cadmium aus den NiMH-Zellen entfernt wird, birgt der Abbau und die Verarbeitung der anderen verwendeten Metalle einige Umweltbedrohungen. Glücklicherweise kann der größte Teil des Nickels relativ leicht zurückgewonnen werden, wenn die NiMH-Batterien das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.

  • Spezifische Energiedichte: NiMH-Zellen und -Batterien haben ein höheres Maß an spezifischer Energie, d. H. Die Energiemenge, die in einem bestimmten Gewichtsvolumen enthalten sein kann. Sie kann zwischen 60 und 100 W h / kg gegenüber 40 und 60 für eine NiCd liegen.
  • Ausgangsspannung: Ein besonders glücklicher Parameter ist, dass sie eine Zellenspannung von 1,2 Volt liefern, die der eines NiCd sehr ähnlich ist, was sie zu einem fast direkten Ersatz macht.
  • Aufladen: Viele NiCd-Ladegeräte nutzten den Anstieg der Klemmenspannung, um das Ende der Ladung zu erkennen. Dieser Spannungsanstieg für NiMH-Zellen ist sehr gering, und NiMH-Zellen sind einer Überladung abgeneigt. Beim Laden dieser Zellen und Batterien ist Vorsicht geboten.
  • Selbstentladung : Der Nachteil der NiMH-Zelle ist, dass sie eine hohe Selbstentladungsrate aufweist. Sie können bis zu 3% ihrer Ladung pro Woche Lagerung verlieren.

NiMH-Zelltechnologie

Die NiMH-Zelle weist viele Ähnlichkeiten mit der älteren NiCd-Zelltechnologie auf, wobei viele ähnliche Bestandteile verwendet werden. Die NiMH-Zelle besteht aus drei Hauptelementen:

  • Positive Elektrode: Die positive Elektrode der NiMH-Batterie ist Nickelhydroxid mit der gleichen Zusammensetzung wie die positive Elektrode in einer NiCd-Zelle. Die Nickeloxid-Hydroxid-Elektrode tauscht bei der Lade-Entlade-Reaktion nur ein Proton aus. Dies führt zu einer sehr geringen Größenänderung, was zu einer hohen mechanischen Stabilität führt, was wiederum zu einer längeren Lebensdauer führt.
  • Elektrolyt: Der Elektrolyt in der NiMH-Zelle ist eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid, KOH, die eine sehr hohe Leitfähigkeit aufweist. Die Lösung geht in keinem signifikanten Ausmaß in die NiMH-Zellreaktion ein. Es zeigt sich, dass die Elektrolytkonzentration über den Lade- / Entladezyklus nahezu konstant bleibt. Dies ist wichtig, da die Konzentration des Elektrolyten den Hauptbeitrag zum Zellwiderstand leistet. Dies bedeutet, dass die Leistung der Zelle über den gesamten Ladungsbereich nahezu gleich bleibt.
  • Negative Elektrode: Das aktive Material für die negative Elektrode ist tatsächlich Wasserstoff. Es ist jedoch physikalisch nicht möglich, Wasserstoff direkt zu verwenden, und daher wird der Wasserstoff in der NiMH-Zelle als Metallhydrid gespeichert, das auch als negative Elektrode dient. Als Punkt von Interesse können die in NiMH-Zellen verwendeten Metallhydride normalerweise zwischen 1 Gew .-% und 2 Gew .-% Wasserstoff enthalten.

NiMH, Nickel-Metallhydrid-Batterietechnologie hat NiCds abgelöst. Obwohl sie ursprünglich als Zwischenlösung gedacht waren, haben sie ihre Nische darin gefunden, für austauschbare Batterien wie die Standardzellen der Größen AAA, AA, C und D verwendet zu werden. Batterien zur Verwendung in elektronischen Geräten für alles, von Smartphones über Bluetooth-Kopfhörer, Laptops bis hin zu allen Arten von elektronischen Geräten, wurden mit Lithium-Ionen-, Lion-Technologie und NiMH-Zellen ausgestattet. Daher wird die NiMH-Technologie praktisch nur für austauschbare Zellen und Batterien verwendet.

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