เซลล์ NiMH แทบจะไม่ตายจากการถูกใช้งาน แต่ชราจากการถูกเติมเกิน เนื่องจากกระแสชาร์จเกินถูกใช้ไปโดยวงจรรวมตัวออกซิเจนในรูปของความร้อนและปฏิกิริยาออกซิเดชัน ทุกนาทีที่เกินจากการชาร์จเต็มจึงโจมตีส่วนประกอบสามอย่างที่กำหนดอายุการใช้งาน – ขั้วบวกนิกเกิล ขั้วลบโลหะผสมไฮไดรด์ และระบบแผ่นกั้น-อิเล็กโทรไลต์ บทความนี้ติดตามกลไกการเสื่อมโทรมแต่ละอย่างที่เกิดจากการชาร์จเกินไปจนถึงไฟฟ้าเคมีของมัน อธิบายว่าทำไมความจุเดียวกันที่ส่งด้วยโปรโตคอลการชาร์จต่างกันจึงให้อายุวัฏจักรต่างกันมาก และวัดปริมาณคันโยกการออกแบบ – การสิ้นสุดที่คมชัด การเติมเสริมด้วยกระแสที่ลดลง การควบคุมความร้อน – ซึ่งทำให้แนวทางการชาร์จกลายเป็นปัจจัยควบคุมได้ที่ใหญ่ที่สุดตัวเดียวต่ออายุการใช้งาน NiMH
การชาร์จเกินอย่างรุนแรงดันขั้วบวกนิกเกิลให้เลยสถานะเบตา-NiOOH เข้าสู่เฟสแกมมา-NiOOH ซึ่งระยะห่างระหว่างชั้นมากกว่า การวนเบตา-แกมมาซ้ำๆ ทำให้มวลแอคทีฟบวมและแตกร้าวเชิงกล หลุดลอกวัสดุและค่อยๆ สูญเสียความจุที่ใช้งานได้ การก่อตัวแกมมาได้รับการส่งเสริมจากศักย์ไฟฟ้าสูง อุณหภูมิสูงและการชาร์จเกินต่อเนื่อง – แม่นยำคือเงื่อนไขของการสิ้นสุดชาร์จเร็วที่ล่าช้าหรือขาดหาย
โปรโตคอลการชาร์จควบคุมการสัมผัสโดยตรง: การสิ้นสุดที่จุดหักเหหรือที่ -delta-V แทนที่จะคงกระแสผ่านที่ราบการรวมตัวช่วยลดเวลาที่ศักย์ออกซิไดซ์ และการเติมเสริมด้วยกระแสที่ลดลงจะเพิ่มเปอร์เซ็นต์สุดท้ายโดยไม่ค้างอยู่ในบริเวณที่ก่อตัวแกมมา รักษาความสมบูรณ์เชิงโครงสร้างของขั้วบวกตลอดหลายร้อยวัฏจักร
โลหะผสมไฮไดรด์อยู่รอดได้เพราะพื้นผิวของมันมีชั้นเร่งปฏิกิริยาที่มีออกไซด์ ซึ่งทั้งแยกน้ำและรวมตัวออกซิเจน การชาร์จเกินต่อเนื่องและความร้อนทำให้พื้นผิวนี้หนาขึ้นเป็นชั้นกัดกร่อนที่นำไฟฟ้าน้อยลง กินโลหะผสมที่อาจเก็บไฮโดรเจนได้ และชะล้างธาตุต่างๆ เข้าไปในอิเล็กโทรไลต์ ขั้วลบที่มีขนาดใหญ่เกิน – ลักษณะที่ทำให้การทำงานแบบผนึกเป็นไปได้ (Paper 1) – เป็นปริมาณสำรองจำกัดที่การกัดกร่อนกัดกร่อนทีละวัฏจักร เมื่อมันหดตัวมากพอ การคายไฮโดรเจนและการเพิ่มขึ้นของความดันจะเป็นเครื่องหมายของการสิ้นสุดอายุแบบเร่ง
อุณหภูมิคือตัวเร่งการกัดกร่อน ตามจลนพลศาสตร์แบบอาร์เรเนียส ดังนั้นวินัยความร้อนของ Papers 4 และ 7 จึงเป็นกลยุทธ์ด้านอายุการใช้งานในเวลาเดียวกัน: โปรไฟล์การชาร์จที่รักษาเซลล์ให้เย็นจะปกป้องปริมาณสำรองขั้วลบ ในขณะที่โปรไฟล์ที่เป็นประจำถึงขีดจำกัดอุณหภูมิสัมบูรณ์จะใช้มันไปอย่างรวดเร็ว
การรวมตัวออกซิเจนและศักย์ออกซิไดซ์ทำให้แผ่นกั้นโพลีโอเลฟินชรา ลดความสามารถในการเปียกและความสมดุลการลำเลียงก๊าซ ในขณะที่ทุกเหตุการณ์วาล์ว – และการระบายไมโครภายใต้ความดันสูงซ้ำๆ – กำจัดน้ำอิเล็กโทรไลต์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ออกไปอย่างถาวร เมื่ออิเล็กโทรไลต์กระจายตัวใหม่และแห้ง ความต้านทานภายในก็เพิ่มขึ้น (ลายเซ็นอิมพีแดนซ์ของ Paper 17) การรวมตัวช้าลง ความดันเพิ่มขึ้นในกระแสเดียวกัน และเซลล์เข้าสู่การเสื่อมโทรมที่เสริมแรงตัวเอง โดยแต่ละการชาร์จจะร้อนขึ้นและสูญเสียมากขึ้น
นี่คือเหตุผลที่การจัดการความดัน (Paper 3) คือการจัดการอายุการใช้งาน: การอยู่ให้ต่ำกว่าเกณฑ์วาล์วมาก และหลีกเลี่ยงกระแสชาร์จที่สะสมก๊าซเร็วกว่าที่มันรวมตัว จะรักษาปริมาณอิเล็กโทรไลต์จำกัดที่ทุกวัฏจักรในภายหลังพึ่งพา
การเปรียบเทียบอายุวัฏจักรแสดงให้เห็นอย่างสม่ำเสมอว่า สำหรับความลึกการคายประจุคงที่ ระบบการชาร์จมีอำนาจเหนือกว่า: การชาร์จ 0.5C ที่มีการสิ้นสุดหลายเกณฑ์และการเติมเสริมสั้นๆ ไปถึงจำนวนวัฏจักรที่มากกว่ามากจนถึงเกณฑ์การคงความจุที่กำหนด เมื่อเทียบกับการชาร์จ 1C ที่สิ้นสุดโดยตัวจับเวลาที่หลวม แม้ว่าทั้งสองจะส่งพลังงานเดียวกัน ตัวแปรที่สร้างความเสียหายแยกออกเป็นเวลาที่ชาร์จเกิน อุณหภูมิสูงสุดที่ไปถึง และความดันสูงสุดที่ไปถึง – ทั้งสามถูกกำหนดโดยเครื่องชาร์จ ไม่ใช่แอปพลิเคชันการคายประจุ
โปรไฟล์หลายขั้นและพัลส์ (Papers 2, 13) ยืดอายุการใช้งานด้วยเส้นทางเดียวกัน: ลดสัดส่วนของแต่ละการชาร์จที่ใช้ไปในบริเวณการรวมตัว และทำให้ยอดอุณหภูมิและความดันแบนราบ ดังนั้นออกซิเดชัน การกัดกร่อนและการแห้งจึงเกิดขึ้นน้อยลงต่อแอมแปร์-ชั่วโมงที่ส่ง
เมื่อเซลล์ชรา ลายเซ็นการชาร์จของมันเปลี่ยนไปในลักษณะที่วินิจฉัยได้: ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น ดังนั้นยอดแรงดันจึงมาถึงเร็วขึ้นและสูงขึ้น ขั้วลบที่อ่อนแอลงและการรวมตัวที่ช้าลงทำให้ dT/dt เพิ่มขึ้นเร็วขึ้นและความดันเพิ่มเร็วขึ้น ความจุจางลง ดังนั้นตัวจับเวลาคงที่จึงชาร์จเกินเซลล์ที่เล็กลงเรื่อยๆ อย่างรุนแรงยิ่งขึ้น เครื่องชาร์จที่บันทึกช่วงเวลายอด ความต้านทานและอุณหภูมิการสิ้นสุดจึงสามารถติดตามสุขภาพและปรับตัว – ลดกระแสหรือแจ้งเตือนการเปลี่ยน – แทนที่จะใช้โปรไฟล์เซลล์ใหม่กับเซลล์ที่ชราแล้ว
รูปแรกจับคู่กลไกการชาร์จเกินกับส่วนประกอบที่พวกมันโจมตี รูปที่สองเปรียบเทียบภาระชาร์จเกินสะสมของการสิ้นสุดที่คมชัดกับแบบเลอะเทอะตลอดวัฏจักร หัวใจเชิงปริมาณของคันโยกโปรโตคอล
ข้อกำหนดการชาร์จที่เน้นอายุการใช้งานจะลดเวลาที่เกินจากชาร์จเต็มตามการออกแบบ: การหยุดหลักที่จุดหักเหหรือ -delta-V ภายใต้เงื่อนไขที่ถูกต้อง dT/dt ครอบคลุมการทำงานที่ร้อน การเติมเสริมกระแสที่ลดลงแบบมีขอบเขต การบำรุงรักษาแบบพัลส์แทนที่จะต่อเนื่อง ขีดจำกัดสัมบูรณ์ที่เข้มงวดและการลดกระแสเมื่อความต้านทานที่บันทึกเพิ่มขึ้น การเลือกเซลล์ช่วยเสริมโปรโตคอล – เกรดที่มีปริมาณสำรองขั้วลบหนากว่าและแผ่นกั้นที่ปรับการรวมตัวให้เหมาะสมถูกกำหนดไว้สำหรับการชาร์จเร็วที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
Weijiang จัดหาข้อมูลอายุวัฏจักรภายใต้โปรโตคอลการชาร์จที่กำหนด เพื่อให้พันธมิตรเลือกเกรดและร่วมออกแบบโปรไฟล์ที่บรรลุเป้าหมายจำนวนวัฏจักรจนถึง 80 เปอร์เซ็นต์ แทนที่จะค้นพบการสึกหรอจากชาร์จเกินในภาคสนาม บทความถัดไปตรวจสอบโหมดการเสื่อมโทรมเฉพาะที่มักเข้าใจผิด ซึ่งการชาร์จอาจก่อให้เกิดหรือรักษาได้ – การหดตัวของแรงดัน เอฟเฟกต์หน่วยความจำ
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ แพ็กที่จับคู่แล้วและการกำหนดค่าพร้อมชาร์จสำหรับลูกค้าภาคผู้บริโภค อุตสาหกรรม การแพทย์และการเคลื่อนที่ และสนับสนุนพันธมิตรด้วยคำแนะนำโปรโตคอลการชาร์จ ไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-1 และการตรวจสอบความถูกต้องร่วมกับเครื่องชาร์จ แจ้งรูปแบบเซลล์ อัตราการชาร์จ ขอบเขตความร้อนและเป้าหมายวัฏจักร และวิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์-และ-ชาร์จที่ปกป้องทั้งเวลาทำงานและอายุการใช้งาน ตรวจสอบช่วงผลิตภัณฑ์ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
