Ni-Mh baterije - prednosti in slabosti
Kaj so NiMH akumulatorji in kakšne so njihove prednosti ter slabosti?
Nikelj-metalhidridni (NiMH) akumulatorji so polnilni akumulatorji, ki imajo praviloma večjo energijsko gostoto kot nikelj-kadmijevi (NiCd) akumulatorji in ne vsebujejo strupenega kadmija. Zaradi dobre zmogljivosti, dostopne cene in možnosti večkratnega polnjenja se uporabljajo predvsem v gospodinjskih napravah, elektronski opremi in nekaterih industrijskih sistemih.
NiMH tehnologija je še posebej razširjena pri polnilnih baterijah velikosti AA in AAA, kjer predstavlja alternativo baterijam za enkratno uporabo.
Kako delujejo NiMH akumulatorji?
NiMH akumulatorji uporabljajo nikljevo spojino na pozitivni elektrodi in kovinsko zlitino, ki lahko veže vodik, na negativni elektrodi.
Elektrolit je običajno alkalna raztopina na osnovi kalijevega hidroksida.
Nazivna napetost posamezne NiMH celice znaša približno 1,2 V, enako kot pri NiCd tehnologiji.
Z zaporednim povezovanjem več celic je mogoče sestaviti akumulatorske sklope različnih napetosti.
Katere so glavne prednosti NiMH akumulatorjev?
1. Večja energijska gostota kot pri NiCd
NiMH akumulatorji lahko pri primerljivi velikosti shranijo več energije kot klasični NiCd akumulatorji.
Njihova energijska gostota običajno znaša približno 60–120 Wh/kg, odvisno od konstrukcije in kakovosti celic.
To omogoča daljše delovanje naprav brez povečanja velikosti akumulatorja.
2. Ne vsebujejo kadmija
Pomembna prednost NiMH tehnologije je odsotnost strupenega kadmija.
Zaradi tega imajo v primerjavi z NiCd akumulatorji manj težav, povezanih z uporabo te nevarne kovine.
Kljub temu NiMH akumulatorji niso brez vpliva na okolje in jih je treba po koncu uporabe pravilno reciklirati.
3. Manj izrazit spominski efekt
NiMH akumulatorji so praviloma manj občutljivi na pojav napetostne depresije, ki ga pogosto povezujemo s spominskim efektom pri NiCd akumulatorjih.
Zato jih lahko polnimo tudi po delnem praznjenju.
NiMH akumulatorjev ni treba pred vsakim polnjenjem popolnoma izprazniti.
4. Dostopna cena in široka uporaba
NiMH akumulatorji so na voljo v različnih velikostih in kapacitetah.
Posebej praktični so kot polnilna alternativa običajnim baterijam AA in AAA, saj lahko z večkratno uporabo zmanjšamo količino odpadnih baterij.
5. Izvedbe z nizkim samopraznjenjem
Sodobni NiMH akumulatorji z nizkim samopraznjenjem, pogosto označeni kot LSD (Low Self-Discharge), ohranijo bistveno več energije med skladiščenjem kot klasične izvedbe.
Zato so primerni tudi za naprave, ki jih uporabljamo občasno.
Katere so glavne slabosti NiMH akumulatorjev?
1. Omejena ciklična življenjska doba
NiMH akumulatorji običajno omogočajo približno 300–1.000 ciklov, odvisno od izvedbe, globine praznjenja in pogojev uporabe.
Visoke obremenitve, pregrevanje in pogosto globoko praznjenje lahko njihovo življenjsko dobo skrajšajo.
2. Občutljivost na nepravilno polnjenje
NiMH akumulatorji potrebujejo ustrezen polnilnik, ki pravilno zazna zaključek polnjenja.
Pri prekomernem polnjenju lahko pride do segrevanja, povečanega notranjega tlaka in hitrejšega staranja celic.
3. Samopraznjenje
Klasični NiMH akumulatorji imajo razmeroma visoko stopnjo samopraznjenja.
Pri sobni temperaturi lahko v enem mesecu izgubijo približno 15–30 % shranjene energije, v nekaterih pogojih tudi več.
Pri sodobnih izvedbah z nizkim samopraznjenjem so te izgube bistveno manjše.
Samopraznjenje je predvsem posledica notranjih elektrokemijskih procesov, ne pa običajne vlage v zraku ali prevodnosti ohišja.
4. Občutljivost na visoke temperature
Povišane temperature pospešujejo staranje NiMH akumulatorjev in lahko zmanjšajo njihovo življenjsko dobo.
Pri hitrem polnjenju je zato pomemben ustrezen nadzor temperature.
Ali imajo NiMH akumulatorji spominski efekt?
Pri NiMH tehnologiji je klasični spominski efekt bistveno manj izrazit kot pri NiCd akumulatorjih.
V določenih pogojih se lahko pojavi napetostna depresija, vendar to ne pomeni, da akumulator zaradi vsakega delnega polnjenja trajno izgubi kapaciteto.
Zato redno popolno praznjenje NiMH akumulatorjev ni potrebno in lahko celo skrajša njihovo življenjsko dobo.
Pri večceličnih sklopih je globoko praznjenje posebej problematično, saj lahko šibkejše celice dosežejo prenizko napetost.
Kako pravilno polnimo NiMH akumulatorje?
Za polnjenje je priporočljiva uporaba namenskega NiMH polnilnika.
Kakovostni polnilniki spremljajo napetost, temperaturo ali druge parametre, na podlagi katerih določijo zaključek polnjenja.
Pri hitrem polnjenju je pomembno preprečevanje pregrevanja.
Polnilnikov, namenjenih izključno NiCd, svinčeno-kislinskim ali litij-ionskim akumulatorjem, ne smemo uporabljati brez preverjene združljivosti z NiMH tehnologijo.
Prekinitev polnjenja sama po sebi praviloma ne povzroči poškodb ali kristalizacije, zato ni potrebno, da se vsak polnilni cikel vedno zaključi brez prekinitve.
Kako pravilno skladiščimo NiMH akumulatorje?
NiMH akumulatorje je priporočljivo hraniti v hladnem in suhem prostoru, zaščitene pred neposredno sončno svetlobo in visokimi temperaturami.
Pri daljšem skladiščenju je treba upoštevati navodila proizvajalca glede priporočene napolnjenosti in morebitnega občasnega dopolnjevanja.
NiMH akumulatorjev ni priporočljivo dolgotrajno hraniti v globoko izpraznjenem stanju.
Pri običajni gospodinjski uporabi so izvedbe z nizkim samopraznjenjem posebej primerne za naprave, ki jih ne uporabljamo vsak dan.
Kje se uporabljajo NiMH akumulatorji?
NiMH tehnologijo najpogosteje srečamo v:
-
Polnilnih baterijah AA in AAA.
-
Fotoaparatih, bliskavicah in drugi elektronski opremi.
-
Brezžičnih telefonih in gospodinjskih napravah.
-
Igračah in manjših električnih napravah.
-
Nekaterih industrijskih baterijskih sklopih.
-
Določenih hibridnih vozilih.
Pri zahtevnejših aplikacijah je izbira odvisna od zahtevanih tokov, temperature, prostora in predvidene življenjske dobe.
Kakšna je razlika med NiMH in NiCd akumulatorji?
NiMH akumulatorji praviloma zagotavljajo večjo energijsko gostoto in ne vsebujejo kadmija, zato so za številne običajne naprave primernejša izbira.
NiCd akumulatorji pa imajo lahko prednosti pri zelo visokih tokovih, zahtevnih temperaturah in nekaterih posebnih industrijskih aplikacijah.
Čeprav imata obe tehnologiji nazivno napetost 1,2 V na celico, njuna zamenjava ni vedno neposredno mogoča. Preveriti je treba predvsem združljivost polnilnika in zahteve naprave.
NiMH akumulatorji predstavljajo dobro izbiro za številne gospodinjske in prenosne naprave, saj združujejo razmeroma visoko kapaciteto, možnost večkratnega polnjenja in odsotnost kadmija. Za dolgo življenjsko dobo so najpomembnejši ustrezen polnilnik, preprečevanje pregrevanja in pravilno skladiščenje.