Ni-Mn аккумуляторы – вторичный источник энергии, где анодом выступает металлогидридный электрод, катодом – оксид никеля, электролит – гидроксид калия. Батарея разработана в конце 70-х годов прошлого века, сейчас часто используется в бытовых, промышленных целях.
Устройство
Аккумулятор Ni Mn производятся двух форм – цилиндрическая и призматическая. В АКБ первого типа отрицательные и положительные электроды свёрнуты в рулон, разделяются сепаратором. Банка заключена в компактный герметичный корпус, закрытый крышкой с прокладкой. В конструкции предусмотрен стравливающий клапан, срабатывающий, если давление внутри батарейки достигнет уровня 2-4 Мпа.
В АКБ призматического типа отрицательные и положительные элементы размещены поочередно. Они разделяются сепаратором. Блок банок вставлен в герметичный корпус из металла, пластика, закрыт крышкой.
Независимо от формы, Ni-Mn аккумулятор состоит из элементов:
- катоды и аноды, отвечающие за накопление, перетекание электрического заряда;
- сепараторы – разделяют электроды разной полярности, участвуют в химической реакции;
- выводные контакты через которые осуществляется подключение ЗУ, отдача энергии в сеть;
- крышка с защитным клапаном – используется для герметизации корпуса, стравливания давления при экстренных ситуациях;
- термозащитный корпус – блок, куда помещены элементы.
Особенности никель-марганцевых аккумуляторов
В никель-марганцевых АКБ залит щелочной электролит из KOH с добавлением LiOh. Сепаратор производится из нетканных материалов, обработанных смачивателем. Толщина разделяющей зоны- 0,12-0,25 мм.
В АКБ данного типа используются металлокерамические, войлочные или пенополимерные положительные электроды.
Принцип работы
Чтобы понять принцип работы никель-марганцевого аккумулятора, необходимо рассмотреть каждый из этапов работы:
- анод – положительный электрод отвечает за окислительную реакцию, в процессе которой абсорбируется водород;
- катод – отрицательный электрод, восстанавливающий ёмкость путём дисабсорбизации водорода.
В электродной сетке, заключённой внутри аккумулятора, происходит химическая реакция, под воздействием которой происходит упорядоченное движение частиц. В результате происходит либо накопление энергии, либо разрядка АКБ, что соответствует рабочему циклу.
Основные параметры
Среди базовых характеристик батареи Ni-Mh-типа:
- энергетическая плотность – 60-120 Вт-ч/кг;
- внутреннее сопротивление – 200-300 Ом;
- количество циклов без существенной деградации элемента питания (падение не более 20%) – 300-500 зарядов-разрядов;
- время быстрой зарядки – от 2 до 4 часов;
- удельная энергия – 100-270 Вт-ч/литр;
- номинальное напряжение – 1,25 В;
- ежемесячный саморазряд при комнатной температуре – 30%;
- оптимальный ток – до 0,5С$;
- периодичность подзарядки при хранении – 30-90 дней.
Правила эксплуатации
Количество циклов разряда-заряда, общий срок службы Ni-Mn зависит от условий эксплуатации. Рекомендуется максимально соблюдать рекомендации производителя. Срок службы снижается с увеличением скорости и глубины разряда. В среднем АКБ способен выдержать от 300 до 1000 циклов, что соответствует 3-5 годам службы.
Наибольшее внимание следует придерживаться температурного режима, избегать переразрядов, коротких замыканий. Для продления срока службы не рекомендуется сочетать бывшие в употреблении аккумуляторы с новыми. Запрещено припаивать провода, другие элементы, не предусмотренные конструкцией.
Зарядка
Зарядка выполняется током под напряжением 1,4-1,6 В. Напряжение на полностью заряженном элементе питания составляет 1,4 В. При нагрузках показатель меняется в пределах 0,9-1,4 В. Если АКЮ полностью разряжен, измерительный прибор покажет значение 1.0-1,1 В. Более низкое напряжение свидетельствует о глубоком разряде. С таким аккумулятором могут возникнуть проблемы при зарядке.
Для зарядки используется ЗУ, подающее постоянный или импульсивный ток с кратковременными минусовыми импульсами (такая подзарядка позволяет избавиться от эффекта памяти, когда контроллер неправильно показывает ёмкости АКБ). Зарядное устройство самостоятельно контролирует процесс, отключает подачу энергии, если напряжение начало падать (эффект наблюдается при больших токах).
Также процесс зарядки контролируется путём замера температуры корпуса (контроль химической реакции). Рассчитать примерное время восполнения энергии можно по схеме: ёмкость аккумулятора / ток заряда*1,3.
Хранение никель-марганцевых аккумуляторов допускается при уровне заряда 30-50% в сухих помещениях при температуре 15-23 градусов по Цельсию. Батарея чувствительна к перегреву – что стоит учитывать при зарядке.
Нельзя эксплуатировать АКБ с механическими повреждениями, что может привести к протечке электролита, повреждению одежды, предметов, химическим ожогам.
Области применения
Никель-марганцевые аккумуляторы устанавливают в автомобили, пульты дистанционного управления, производственное оборудование, технику. Популярность объясняется неплохими потребительскими характеристиками, ценой, в отличие от Li-Mn АКБ. Аккумуляторы просты в эксплуатации, способны выдержать более 300 циклов, что не требует их частой замены.
Элементы подбираются исходя из потребностей электрического прибора. Ёмкость АКБ 1500-3000 мАч подходит для плееров, фотоаппаратов, смартфонов, радиоуправляемых игрушек. АКБ с ёмкостью 300-1000 мАч рассчитаны на устройства с умеренным потреблением – пульты дистанционного управления, светодиодные фонари, навигаторы.
Ni-Mn аккумулятор – популярный источник питания, применяемый повсеместно. Качество АКБ напрямую зависит от материалов, использованных при производстве катодов и технологии обработки сплава для повышения стабильности реакции. Поэтому следует тщательно выбирать производителя, ориентируясь на историю, отзывы.
