충전식 니켈-카드뮴 및 니켈-수소 배터리 및 응용 소개
1 충전식 니켈-카드뮴(Cd-Ni) 및 Ni-MH 충전식 배터리에 대한 간략한 소개
1.1 2차 전지 및 1차 전지
(1) 이차전지라 함은 충방전을 반복할 수 있는 전지를 말하며, 이차전지 또는 축전지라고도 한다.
일반적으로 사용되는 충전식 배터리는 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-금속 수소화물 배터리, 납산 배터리, 리튬 이온 배터리, 아연-니켈 배터리, 철-니켈 배터리 및 기타 배터리 시리즈입니다.
(2) 1차 전지는 1차 전지라고도 하는 건전지입니다. 일반적으로 사용되는 배터리는 아연-망간 배터리, 아연-은 배터리, 알카라인 아연-망간 배터리, 1차 아연-니켈 배터리 및 기타 배터리 시리즈입니다.
1.2 충전식 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리: (금속 수소화물-니켈 배터리 Ni-MH 배터리)
전지의 구성: 전지는 전극(Electrode), 전해질(Electrolyte), 격막(Saparator), 외피(Outer Shell)로 구성된다.
즉, 음극(음극)은 수산화니켈과 코발트를 사용하고, 양극(양극)은 수소 저장 합금 분말을 사용하고, 전해질은 수산화칼륨을 사용하고, 격막은 나일론 천을 사용하고, 외부 쉘은 니켈 도금 강철 쉘로 만들어집니다. 카드뮴 니켈 배터리의 음극은 카드뮴 산화물, 전해 스폰지 카드뮴이며 나머지는 니켈 수소 배터리와 동일합니다.
1.3 재충전 가능한 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 분류
(1) 충전식 니켈-금속 수소화물 배터리는 판에 따라 소결 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-금속 수소화물, 발포 니켈-카드뮴 배터리 및 니켈-금속 수소화물 배터리로 분류됩니다.
소결 니켈 카드뮴 및 니켈 금속 수소화물 배터리 : 플레이트는 소결로 제조되며 생산 공정이 복잡하며 고속, 초고속 방전 성능, 고온 및 저온 성능이 우수하지만 비용이 높습니다. 항공 우주, 군사 등에 널리 사용됩니다.
발포 니켈 카드뮴 및 니켈 금속 수소화물 배터리: 다공성이 높은 발포 니켈을 매트릭스로 사용하고 활물질을 충전하여 제조됩니다. 생산 공정이 간단하고 배터리 용량이 높으며 비용이 저렴합니다. 그것은 전기 도구, 화재 비상 조명, 가전 제품 및 기타 여러 민간 분야에서 널리 사용됩니다.
(2) 배터리의 모양 분류: 원통형, 사각형, 버튼 유형 등;
(3) 전지의 방전율에 따라 중율형, 고율형, 초고율형 등으로 분류한다.
1.4 카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 주요 기술 성능
1.4.1 Ni-Cd 및 Ni-MH 배터리의 용량(용량)
정격 용량은 제조업체'의 상표에 명시된 특정 조건에서 배터리가 방출해야 하는 최소 용량을 나타냅니다.
정의에 따르면: 용량=시간×전류 …
즉: 충전 용량=충전 시간×충전 전류…………②
방전용량=방전시간×방전전류…③
상기 식 ①, ②, ③에서 용량은 C로 표시하고 단위는 암페어시(Ah) 또는 밀리암페어시(mAh); 충전 및 방전 시간은 h로 표시되고 단위는 시간입니다. 충전 및 방전 전류는 암페어(A) 또는 밀리초 암페어(mA)로 표시됩니다.
니켈-카드뮴 및 니켈-수소 전지의 정격 용량은 5시간 비율로 방전되는 용량을 말하며 C5로 표시됩니다.
예: 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 정격 용량 평가: 0.1C5A의 정전류에서 14~16시간 충전(충전 용량은 일반적으로 정격 용량의 120%로 계산됨), 따로 보관 15~30분 동안 0.2C5A의 정전류를 사용하여 최종 전압 1.0V/용량까지 방전합니다.
예: AA1500mAh Ni-MH 배터리, 0.5C5A로 충전,
충전 전류=0.5×1500=750mA
충전 용량=1500mAh×120%(즉, 1.2배)=1800mAh
충전 용량(mAh) 1800mAh
충전 시간(h) ===2.4h 또는 144min
방전 용량(mAh) 750mA
배율: 충전 및 방전 전류의 크기를 나타내며 정격 용량의 배수로 표시됩니다.
예: 0.1C5A, 0.2C5A, 0.5C5A, 1C5A...
현재의 새로운 IEC 및 GB/T 15100 표준은 ItA로 변경되어 ItA는 C5A와 동일합니다.
AA1500mAh Ni-MH 배터리는 0.5C5A의 정전류로 충전되며, 충전 전류는 750mAh입니다. 0.5C5A는 일반적으로 0.5배율로 알려져 있습니다.
1.4.2 Ni-Cd 및 Ni-MH 배터리의 전압
니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 정상 전압은 각각 1.2V입니다.
조립된 배터리 전압=1.2V × 조립된 배터리 수
카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 조합은 일반적으로 직렬로 결합되며, 단일 배터리에는 일정한 차이가 있기 때문에 병렬 결합은 권장되지 않습니다. 예를 들어, 용량과 용량의 차이는 배터리 온도의 차이로 이어지고, 배터리 온도의 차이는 전압의 차이로 이어집니다. , 전압 차이로 인해 방전 전압이 높은 배터리의 전류가 방전 전압이 낮은 배터리로 역류하여 병렬 배터리가 일치하지 않게 되어 배터리 팩을 안전하지 않게 사용할 수 있습니다.
배터리 전압에는 충전 전압, 개방 회로 전압, 폐쇄 회로 전압, 방전 전압, 작동 전압, 플랫폼 전압, 표준 전압 및 종단 전압이 포함됩니다.
공칭 전압: 니켈-수소 배터리 1.2V/pc, 카드뮴 니켈 배터리 1.2V/pc, 아연-망간 배터리 1.5V/pc
납산 배터리 2.0V/pc 리튬 이온 배터리 3.6V/pc
충전 전압: 배터리 충전 과정 중 배터리 충전 전압의 최대값. 배터리 전압은 충전 전류에 따라 변합니다. 충전 전류가 높을수록 충전 전압이 높아지며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
차단 전압: 배터리가 방전 차단 시간까지 방전되는 전압으로, 방전 전류에 따라 변합니다.
처럼:
방전율
방전 종료 전압
0.2 C5A 방전
1.0V/전용
1 C5A 방전
0.9V/만
5 C5A 방전
0.8V/전용
10 C5A 방전
0.7V/개
1.4.3 자기방전(자가방전)
카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리는 외부 전류 방전 없이 충전식 배터리에서 자체 용량을 방출합니다.
자가방전 평가 시험: 배터리를 0.1C5A의 정전류로 14~16시간 충전하고, 밤낮으로 28시간 개방한 후, 0.2C5A의 정전류에서 1.0V 종단 전압까지 방전하고, 자격을 갖추려면 퇴원 시간이 3시간 이상이어야 합니다.
1.4.4 사이클 수명
GB/T 15100-94 국가 표준에 제공된 주기 수명 테스트 방법에 따르면 Ni-MH 배터리의 주기 수명은 500회 이상이어야 합니다. 사이클은 (충전 및 방전) 1회, 즉 1회 충전 및 1회 방전을 의미한다. 방전 용량이 정격 용량의 60% 미만이 되면 수명이 종료됩니다.
IEC 표준 및 국가 표준에 따라 배터리의 수명을 평가하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 이러한 이유로 니켈 카드뮴 및 니켈 수소 배터리를 생산하는 제조업체와 니켈 카드뮴 및 니켈 수소 배터리를 사용하는 제조업체는 현재 가속 수명 테스트 방법을 사용합니다. 2000년 중국 배터리 산업 협회에서 발행한 카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 테스트 방법에 따르면: 1C5A 정전류 충전 72분, 15~30분 보류, 1C5A 정전류 방전 1.0V/개, 는 사이클이고 사이클 수명은 300회가 필요합니다. 방전 용량이 정격 용량의 60% 미만인 경우 수명이 종료됩니다.
1.4.5 배터리의 내부저항(mΩ)(내부저항)
카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 내부 저항은 주로 배터리의 전기화학적 분극, 농도 분극 및 옴 분극에 의해 발생합니다. 이 표시기는 주로 전해질, 전해질, 다이어프램, 양극 및 음극 판의 양에 따라 달라집니다. , 액세서리 및 기타 관련, 동일한 모델, 동일한 배터리 용량, 내부 저항 값이 커서 배터리'의 전기 성능이 좋지 않음을 나타냅니다. 반대로 내부 저항값이 작아 배터리& #39;의 전기적 성능이 양호함을 나타냅니다.
내부 저항 테스트: 배터리를 0.1C5A의 정전류로 14~16시간 동안 충전한 후 60분 동안 방치하여 테스트합니다.
AA1200mAh - AA1800mAh 배터리 ≤30mΩ
AAA500mAh - AAA800mAh 배터리 ≤40mΩ
배터리의 성능에는 고온 성능, 저온 성능, 과충전 성능, 정전압 충전 능력, 충전 수신 능력, 충격 및 진동 성능 등이 포함됩니다. 위의 성능 테스트를 제외하고 배터리 전기 성능 테스트가 수행됩니다. 20±5°C의 환경 및 65±20%의 상대 습도의 조건에서.
참고: 달리 명시되지 않는 한 모든 배터리 전기 성능 테스트는 공장에서 고객에게 지불한 1개월 이내에 테스트해야 합니다.
2 니켈-카드뮴 및 니켈-수소 배터리에 대한 국가 표준
2.1GB/T15100-94
이 표준에는 원통형 니켈 수소 배터리에 대한 테스트 표준이 포함됩니다. 고율, 중율, 저율, 초고율 방전 성능으로 구분됩니다.
2.2GB/T11013-1996
이 표준에는 원통형 니켈 카드뮴 배터리에 대한 기술 표준 및 테스트 방법이 포함되어 있습니다.
2.3GB/T15100 - 2004년
이 표준에는 원통형 니켈 수소 배터리에 대한 테스트 표준이 포함됩니다. 고율, 중율, 저율, 초고율 방전 성능으로 구분됩니다. 기존의 충방전율 표현 방식을 정격 용량의 배수에서 전류의 배수로 변경합니다.
2.4GB/T15100 - 2005년
이 표준에는 원통형 니켈 금속 수소화물 배터리, 소형 정사각형 배터리 및 버튼 배터리에 대한 테스트 표준이 포함되며 1.0C5A 정전류 고속 충전 테스트가 추가됩니다.
니켈-카드뮴 및 니켈-수소 배터리에 대한 2.5 IEC 표준
IEC61951-2: 2003 이 표준에는 원통형 니켈 금속 수소화물 배터리에 대한 다양한 신뢰성 및 안전 테스트 표준과 배터리에 대한 다양한 기술 표준이 포함되어 있습니다.
IEC61951-1: 2003 이 표준에는 원통형, 작은 사각형, 버튼형 니켈 카드뮴 배터리에 대한 다양한 신뢰성 및 안전 테스트 표준과 다양한 배터리에 대한 기술 표준이 포함되어 있습니다.
3 카드뮴-니켈 및 니켈-수소 배터리의 응용 분야 및 관련 지원 산업의 요구 사항
3.1 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리는 전동 공구, 화재 비상 조명(잔디 조명, 태양광 조명 포함), 전기 장난감(항공기 모델), 면도기, 무선 전화기, 전기 자전거, 디지털 카메라, 무전기에 널리 사용될 수 있습니다. 토키, 계기 및 계량기, 통신, 가전제품, 집진기, MP3, 라디오 등
3.2 전동공구(SC형)
카드뮴-니켈 및 니켈-수소 SC 유형 배터리에 대한 전동 공구 산업의 주요 요구 사항:
1C5A 정전류로 72분간 충전하고 15~30분간 방치
10C5A-15C5A 정전류 방전 종료 전압 0.7V/pc
방전 시간 ≥ 4분 또는 3.5분
연속 10회 주기, 요구 방전 시간 이상
방전 시간 2분 이내에 배터리 전압이 1.0V/pc 이상이어야 합니다.
전동공구용 배터리 및 단일 배터리는 크라프트지 슬리브에 포장해야 합니다.
3.3 비상 조명 기구 산업(SC, C, D, AA, AAA, 2/3AA, 2/3AAA 등) 비상 조명 기구는 산업 요구 사항 및 국가 표준에 따릅니다. 업계에서 일반적으로 배터리 팩을 사용하는 경우 정전압 및 전류 제한이 사용됩니다. 카드뮴-니켈 및 니켈-금속 수소화물 배터리 팩을 충전하고 충전 전압을 1.43-1.45V/pc로 설정하고 충전 시간은 24시간입니다.
