Acumulador de hidruro metálico de níquel

Acumulador de hidruro metálico de níquel
Caracteristicas
Energía / Peso	30 a 80  Wh / kg
Energía / Volumen	140 a 300  Wh / ℓ
Eficiencia de carga-descarga	66  %
Autodescarga	10-15% por mes, 10-15% durante las primeras 24  horas
Esperanza de vida	unos ocho años
Número de ciclos de carga	500 hasta 1000
Voltaje nominal por celda	1,2  V

Un acumulador de níquel-hidruro metálico o NiMH (del inglés níquel-hidruro metálico ) es un acumulador eléctrico recargable que utiliza hidruro metálico (compuesto que permite almacenar hidrógeno ) y oxihidróxido de níquel como electrodo .

Descripción

La tecnología NiMH se usa ampliamente en acumuladores portátiles de uso común:

• Modelos AA / HR6 con una capacidad de hasta 2.900  mAh para los más eficientes;
• Modelos AAA / HR3 con una capacidad máxima de 1000  mAh .

Aparte del níquel (en forma de oxihidróxido de níquel ) del electrodo positivo, los acumuladores de NiMH utilizan como electrolito una solución de hidróxido de potasio (potasa - KOH) así como una aleación hidrurable a base de lantano ( tierras raras ) y níquel tipo LaNi 5.

LaNi 5es un compuesto intermetálico .

Cargo

La carga óptima de un acumulador de níquel de capacidad C se realiza a I = C / 10, es decir para un tiempo de carga teórico (si la eficiencia fuera del 100%) de 10 horas (en la práctica aplicamos esta corriente C / 10 durante 14  h ) y con una tensión menor o igual a 1,6  V por celda. Como los acumuladores de NiMH no se pueden sobrecargar (excepto por una corriente de mantenimiento muy baja <C / 20), en la práctica se recomienda utilizar un cargador que detecta automáticamente el final de la carga. Para cargadores no equipados con detección de temperatura, la detección solo es confiable para carga rápida, ya sea del orden de C / 1 ( 1  h ) o incluso C / 0.25 ( 15  min ). Aunque estos cargadores rápidos son los más utilizados en aplicaciones domésticas, estos tiempos de carga muy rápidos degradan la capacidad de los acumuladores durante los ciclos.

Diferentes características de los cargadores:

1. tiempo de carga (rápido: < 1  h , normal: 14  ho combinado: rápido durante 2  h + fin de la carga lenta);
2. detección de fin de carga por (δv / δt) <0, o por el punto de inflexión (δ²v / δt²) = 0 (solo válido para cargas rápidas);
3. monitoreo de la temperatura de la batería;
4. retraso de seguridad;
5. detección de acumuladores defectuosos;
6. Corrientes limitadoras, diagrama de funcionamiento;
7. descarga y luego carga el ciclo;
8. corriente de mantenimiento después de la carga (modo llamado flotante o por goteo ).

Histórico

Originalmente, la investigación terminó en los años 1960 después del trabajo patrocinado por dos décadas por Volkswagen y Daimler-Benz (en un contrato de investigación con Battelle en Ginebra que conduce a la patente de base, en las baterías de NiMH (patente estadounidense 3,669,745 - otorgados 13,06 72) En los años 1970 , Philips y el CNRS hicieron un trabajo extraordinario. La parte del electrodo positivo fue fuertemente desarrollada por Yuasa .

Los acumuladores de NiMH fueron comercializados alrededor de 1990 por Johnson Control inc. y tener una densidad de energía más alta de al menos un 30% en comparación con los acumuladores de NiCd ( níquel - cadmio ). Desde 1994, el grupo alemán BMZ Group ha hecho una especialidad del ensamblaje personalizado de estos acumuladores para producir paquetes para muchos usos "hechos a medida".
Estos acumuladores se superan hoy en día en términos de energía específica por los acumuladores de Li-ion (Litio-ion) y Li-Po (Litio-Polímero).

En 2005 aparecen las baterías de NiMH con baja autodescarga .

Fortalezas de Ni-MH

• Como acumuladores, la capacidad de funcionar durante varios cientos de ciclos de carga y descarga;
• Una densidad de masa mayor que la del níquel-cadmio  ;
• Fácil de almacenar y transportar (la batería no contiene litio);
• No contiene cadmio , un metal pesado y tóxico.

Puntos débiles de NiMH

• Detección compleja de fin de carga
• Menor vida útil que el níquel-cadmio en número de ciclos.

Acumuladores de NiMH de baja autodescarga

En 2005, aparecieron acumuladores de NiMH de baja autodescarga, vendidos precargados. Por lo general, mantener 70% a 85% de la capacidad después de un almacenamiento durante un año a 20  ° C . Las baterías normales de NiMH pierden del 10 al 15% de su capacidad durante las primeras 24  horas , luego del 10 al 15% por mes.

Su baja resistencia interna permite mantener un voltaje más alto con equipos que requieren altas corrientes, como cámaras digitales.

Uso en vehículos híbridos

Las baterías de NiMH son muy utilizadas en coches híbridos (motor de combustión + motor eléctrico). De hecho, a pesar del rendimiento en declive en comparación con las baterías de litio , conservan la ventaja de soportar fuertes corrientes de carga y descarga y son mucho más seguras en caso de sobrecalentamiento.

El Toyota Prius y el Honda Civic IMA, por ejemplo, están equipados con una batería NiMH Panasonic ( Matsushita ), de 1,3  kWh (39  kg para el primero y 28  kg para el segundo). Estas baterías están diseñadas para durar toda la vida útil del vehículo (garantía de 8 años).

Hasta 2010, las baterías defectuosas se devuelven a Japón a Panasonic, que es responsable de su reciclaje. Hoy, esto debería ser realizado en Francia por SNAM, en el marco del acuerdo sobre el reciclaje de baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) para vehículos híbridos del grupo Toyota suscrito24 de junio de 2010con Toyota France para la recogida y reciclaje de baterías de hidruro metálico de níquel de vehículos híbridos de las marcas Toyota y Lexus en Francia. Desde el mes dejunio 2011, el contrato se ha ampliado a todos los países de la Unión Europea. Las baterías al final de su vida útil se recogen en los garajes y luego se reciclan en las instalaciones ubicadas en Saint-Quentin-Fallavier ( Isère ) y Viviez ( Aveyron ).

Honda Motor Europe cuenta con un programa similar para recolectar en cualquier punto de venta en Europa y reciclar baterías de NiMH y Li-Ion a través del programa proporcionado por SNAM.

Notas y referencias

1. (en) Isidor Buchmann , "  The Secrets of Battery Runtime - Battery University  " en batteryuniversity.com , Cadex Electronics Inc. (consultado el 5 de abril de 2012 ) .
2. (en) Stefan Vorkoetter , "  Revisión: Prueba de la batería recargable de autodescarga baja Eneloop de Sanyo  " en stefanv.com , stefanv.com (consultado el 5 de abril de 2012 ) .
3. (in) El auge del reciclaje , el sitio snam.com.
4. "  Toyota Francia y SNAM firman un acuerdo sobre el reciclaje de baterías de hidruro metálico de níquel (Ni-MH) en los vehículos híbridos del grupo  " [PDF] , en vera-chimie-developpements.com .