Batteria NiMH è un tipo di batteria secondaria simile alla batteria NiCd. Può essere ricaricata e utilizzata più volte. Pertanto, la batteria NiMH è un tipo di batteria più ecologica con buone prestazioni rispetto alla tradizionale batteria alcalina o alla batteria NiCd, il che le consente di essere ben accolta sul mercato. Ad esempio, le batterie NiMH sono ampiamente utilizzate in fotocamere digitali, telefoni cellulari, videocamere, rasoi, ricetrasmettitori e altri dispositivi elettronici.
Lo standard industriale per la tensione nominale di una cella NiMH è di 1,2 volt. In linea di principio, le batterie NiMH sono divise in batterie NiMH ad alta tensione e batterie NiMH a bassa tensione. L'elettrodo positivo della batteria NiMH è Ni(OH)2 (chiamato anche idrossido di ossido di nichel), e l'elettrodo negativo della batteria NiMH è realizzato in una lega assorbente l'idrogeno.
Il concetto di batteria NiMH è stato proposto per la prima volta negli anni '70, con una grande quantità di ricerche concentrate negli anni '80, e la produzione industriale è apparso per la prima volta all'inizio degli anni '90. Le batterie NiMH erano inizialmente un'alternativa alle batterie NiCd, evitando l'uso dell'elemento tossico "cadmio" ed eliminando il pericolo ambientale causato dai metalli pesanti nella nostra vita quotidiana. Le batterie NiMH sono state industrializzate per la prima volta in Giappone, Stati Uniti, Germania e altri paesi.
D'altra parte, con lo sviluppo della batteria agli ioni di litio e di altre nuove tecnologie nel campo dell'energia verde, la batteria NiMH ha gradualmente perso peso in alcuni campi a causa dei suoi svantaggi. Le prime batterie NiMH sono state utilizzate principalmente per sostituire le batterie NiCd nei laptop e nei telefoni cellulari. Dalla commercializzazione delle batterie Li-ion negli anni '90, le batterie Li-ion hanno sostituito le batterie NiMH, e hanno dominato il mercato dei dispositivi elettronici portatili per oltre dieci anni da allora.
Tuttavia, la tecnologia NiMH non è rimasta statica a differenza delle applicazioni di consumo, dove il litio ionico ha in gran parte sostituito il NiMH. La tecnologia NiMH è emersa nelle applicazioni automobilistiche. È la tecnologia preferita per l'alimentazione elettrica dei veicoli HEV e ha accumulato oltre 10 anni di utilizzo senza problemi. Di conseguenza, può durare per tutta la vita del veicolo. L'intervallo di temperatura di funzionamento per le celle NiMH è stato aumentato a quasi 100 °C (da -30 °C a +75 °C), che è molto superiore all'intervallo di temperatura attualmente possibile per le celle al litio. Ciò rende la tecnologia NiMH eccellente per l'uso nelle automobili. Gli ingredienti attivi in NiMH sono naturalmente più sicuri rispetto alle celle a base di litio, e le batterie NiMH non soffrono di effetti memoria. Le batterie NiMH non richiedono i sistemi di gestione della batteria (BMS) richiesti per le batterie al litio, e possono sopportare gli alti livelli di potenza caratteristici delle applicazioni EV, e hanno prodotti chimici attivi che sono fondamentalmente più sicuri di quelli contenuti nelle celle a base di litio. Nel prossimo futuro, la batteria NiMH giocherà un ruolo importante nel campo dei EV per quei vantaggi.
La batteria NiMH funziona sul principio basato sull'assorbimento, il rilascio e il trasporto dell'idrogeno all'interno di due elettrodi.
Elettrodo positivo:
Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
Elettrodo negativo:
M+H2O+e-=MHab+OH-
Reazione totale:
Ni(OH)2+M=NiOOH+MH
Queste reazioni sono reversibili durante la carica, e le equazioni fluiranno da destra a sinistra.
Le batterie NiMH sono ampiamente utilizzate nei settori degli utensili elettrici, delle fotocamere digitali, dei veicoli elettrici e di altri dispositivi. Inoltre, le batterie NiMH hanno eccellenti prestazioni a basse temperature e sono anche adatte per la scarica ad alta corrente, quindi sono spesso assemblate in pacchi batteria NiMH per soddisfare le esigenze dei dispositivi elettronici portatili, come stampanti portatili, utensili elettrici, prodotti digitali e giocattoli elettrici, ecc.
Le caratteristiche combinate delle batterie NiMH, come l'alta densità di energia, l'alta potenza e l'assenza di inquinamento, le rendono anche adatte per l'uso come batterie di potenza, e alcune fabbriche di batterie NiMH le hanno utilizzate per sviluppare applicazioni di batterie NiMH per auto elettriche, moto elettriche e biciclette elettriche. Questa caratteristica è stata estesa anche al campo militare, con applicazioni nell'alimentazione di backup delle comunicazioni, nella tecnologia spaziale, nella robotica e nei sottomarini.
Le batterie NiMH dovrebbero essere utilizzate con attenzione alla manutenzione.
Evitare il sovraccarico nel processo di utilizzo. All'interno del ciclo di vita, il processo di utilizzo non dovrebbe essere sovraccaricato, poiché il sovraccarico potrebbe far gonfiare gli elettrodi positivo e negativo, causando la caduta del materiale attivo e il danno del separatore, distruggendo la rete conduttiva e la polarizzazione ohmica della batteria grande.
La conservazione delle batterie NiMH dovrebbe essere eseguita dopo una carica sufficiente. Se le batterie vengono conservate per un lungo periodo senza una carica sufficiente, la funzione della lega di accumulo di idrogeno dell'elettrodo negativo sarà indebolita e la durata della batteria sarà ridotta.
In Cina, le batterie NiMH hanno avuto uno sviluppo più rapido negli ultimi decenni. Nel 2006, la Cina ha prodotto 1,3 miliardi di batterie NiMH, superando il Giappone come il più grande produttore mondiale. La Cina possiede il 70% delle riserve mondiali di terre rare, che sono la principale materia prima per la lega di accumulo di idrogeno dell'elettrodo positivo delle batterie NiMH. Questo può aiutare a ridurre il costo di produzione delle batterie NiMH in Cina.
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