เพดานการชาร์จเร็วในที่สุดถูกกำหนดจากภายในเซลล์ – ว่าโลหะผสมไฮไดรด์ดูดซับไฮโดรเจนได้เร็วเพียงใด ออกซิเจนรวมตัวใหม่ได้เร็วเพียงใด และอิเล็กโทรดรอดจากการชาร์จเกินได้อย่างไร งานวิจัยด้านวัสดุได้ยกเพดานนั้นขึ้นอย่างเงียบ ๆ: โลหะผสมไฮไดรด์ขั้นสูงและการเคลือบผิวฟลูออไรด์แรร์เอิร์ธต้านทานการออกซิเดชันและรักษาการเร่งปฏิกิริยา สารเติมแต่งอิเล็กโทรดบวกทำให้โครงสร้างเสถียร และสูตรอิเล็กโทรไลต์ปรับปรุงจลนพลศาสตร์ในความเย็น บทความนี้สำรวจความก้าวหน้าด้านวัสดุและอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้ NiMH ยุคใหม่ชาร์จได้เร็วและอ่อนโยนขึ้น เชื่อมโยงนวัตกรรมแต่ละอย่างเข้ากับข้อจำกัดการชาร์จเฉพาะที่มันผ่อนคลาย – ความดัน การรวมตัวใหม่ จลนพลศาสตร์เย็น ความทนต่อการชาร์จเกิน – และอธิบายว่าทำไมโปรไฟล์การชาร์จจึงต้องปรับจูนใหม่ ไม่ใช่แค่ลอกแบบ เมื่อจับคู่กับเซลล์ขั้นสูง
ตั้งแต่มิชช์เมทัล AB5 ผ่านเฟส Laves AB2 ไปจนถึงโลหะผสมซูเปอร์แลตทิซและแรร์เอิร์ธ-แมกนีเซียม-นิกเกิลยุคใหม่ การพัฒนาโลหะผสมมุ่งหาความจุเก็บไฮโดรเจนที่มากขึ้น ระดับความดันที่ราบขึ้น จลนพลศาสตร์ผิวที่เร็วขึ้น และความต้านทานออกซิเดชันที่ดีขึ้น – แต่ละอย่างเกี่ยวข้องโดยตรงกับการชาร์จ: การดูดซับที่เร็วขึ้นยกระดับกระแสก่อนการคายไฮโดรเจน ระดับที่เอื้ออำนวยรักษาปริมาณสำรองขั้วลบให้พร้อมจนถึงปลายช่วงสุดท้าย และความต้านทานออกซิเดชันรักษาตัวเร่งปฏิกิริยารวมตัวใหม่ตลอดวัฏจักร (บทความ 23)
สำหรับเครื่องชาร์จ โลหะผสมเหล่านี้เลื่อนสมดุลออกซิเจน/ไฮโดรเจนในทางที่ดี ทำให้กระแสโดยรวมสูงขึ้นเล็กน้อยและชะลอการเพิ่มความดัน แต่ไม่ได้ขจัดข้อจำกัดปลายการชาร์จ – โลหะผสมขั้นสูงยังคงต้องการการยุติที่ถูกต้อง เพียงแต่อยู่ที่เกณฑ์ที่เลื่อนไป
การดัดแปลงผิวเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จมากที่สุด: การเคลือบอนุภาคโลหะผสมไฮไดรด์ด้วยฟลูออไรด์แรร์เอิร์ธเช่น LaF3 ทำให้ผิวเร่งปฏิกิริยาเสถียรต่อการออกซิเดชันแบบด่าง ผลลัพธ์ที่รายงานนั้นโดดเด่นในมุมมองการชาร์จ – ขั้วลบเคลือบ LaF3 รักษาความจุได้ประมาณร้อยละ 88 หลังจาก 40 วัฏจักรชาร์จเกินที่รุนแรงโดยเจตนา และแสดงการคายประจุในความเย็นที่แข็งแรง – เป็นหลักฐานว่าการปกป้องผิวยกระดับความทนของเซลล์ต่อการชาร์จเกินและความเย็น ซึ่งปกติทำให้เซลล์ชราเร็วที่สุด
กลไกนี้คือเส้นทางการกัดกร่อนในบทความ 23 อย่างแม่นยำ: การเคลือบรักษาฟิล์มผิวให้บางและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้การชาร์จเกินแบบออกซิเดทีฟ การรวมตัวใหม่จึงยังคงเร็วและความต้านทานการถ่ายเทประจุเพิ่มขึ้นช้าลง เครื่องชาร์จที่จับคู่กับเกรดดังกล่าวสามารถคงโปรไฟล์ที่ก้าวร้าวขึ้นเล็กน้อยสำหรับเป้าหมายอายุการใช้งานที่กำหนด ภายในขอบเขตที่ตรวจสอบความถูกต้องใหม่
การปรับปรุงขั้วบวกนิกเกิล – สารเติมแต่งเสถียรภาพที่ยับยั้งการพองตัวแกมมา-NiOOH (บทความ 21) แผ่นรองโฟมและเส้นใยที่รับภาระสูงขึ้น และการเคลือบที่ปรับปรุงพฤติกรรมการคายออกซิเจน – ลดความเสียหายเชิงกลและเชิงออกซิเดชันของช่วงสุดท้ายและทำให้สัญญาณแรงดันคมชัดขึ้น แผ่นกั้นที่ออกแบบเพื่อความสามารถในการเปียกและการส่งผ่านออกซิเจนที่ควบคุมได้จะปรับจูนอัตราการรวมตัวใหม่เอง (บทความ 1) ยกระดับกระแสที่จำกัดโดยการรวมตัวใหม่ซึ่งกำหนดเพดานการชาร์จเร็ว
เนื่องจากแผ่นกั้นกำหนดการลำเลียงออกซิเจน การออกแบบแผ่นกั้นจึงเป็นพารามิเตอร์อัตราการชาร์จอย่างมีประสิทธิภาพ: แผ่นกั้นที่นำออกซิเจนไปยังขั้วลบได้เร็วขึ้นทำให้กระแสช่วงสุดท้ายสูงขึ้นได้ที่ความดันภายในเท่ากัน – เป็นทางเลือกระดับเซลล์ที่ไม่มีอัลกอริทึมการชาร์จใดทดแทนได้
เคมีของอิเล็กโทรไลต์ – ความเข้มข้น KOH ที่เติม Li/Na และชุดสารเติมแต่งที่ปรับปรุงการนำไฟฟ้าในความเย็นและยับยั้งการคายก๊าซ – จัดการกับข้อจำกัดการชาร์จเย็นของบทความ 26 โดยตรง ด้วยการรักษาการนำไอออนและจลนพลศาสตร์ผิวที่อุณหภูมิต่ำ สูตรที่ปรับปรุงแล้วทำให้ความสัมพันธ์การนำไฟฟ้า-อุณหภูมิราบขึ้น และลดกระแสที่เซลล์เย็นสะสมความดัน ขยายขอบเขตอุณหภูมิต่ำที่ยอมรับได้
ความก้าวหน้าเหล่านี้ลดช่องว่างแต่ไม่ได้ปิดมัน: เครื่องชาร์จยังคงใช้โปรไฟล์ที่ควบคุมด้วยอุณหภูมิ แต่จุดตัดในความเย็นและเส้นโค้งลดกำลังสามารถผ่อนคลายได้สำหรับเกรดที่อิเล็กโทรไลต์ออกแบบมาสำหรับความเย็น – การตัดสินใจโปรไฟล์ต้องเป็นไปตามเซลล์ที่วัดได้ ไม่ใช่คำแนะนำทั่วไป
บทเรียนที่เกิดซ้ำคือวัสดุเลื่อนขอบเขตของข้อจำกัด – SOC ที่ออกซิเจนเริ่มต้น กระแสที่จำกัดโดยการรวมตัวใหม่ ขอบเขตเย็น/ร้อน ความทนต่อการชาร์จเกิน – และเซลล์ขั้นสูงที่จับคู่กับโปรไฟล์เดิมที่จูนสำหรับเกรดเก่ากว่า อาจไม่ได้ใช้ความสามารถของมันอย่างเต็มที่ (หากโปรไฟล์อนุรักษ์นิยม) หรือที่แย่กว่าคือสมมติว่ามีความสามารถที่มันไม่มีในบางมิติ เกรดใหม่จึงต้องมีการหาลักษณะเฉพาะของพื้นผิวการชาร์จใหม่ และปรับจูนกระแสแต่ละขั้นรวมถึงเกณฑ์การยุติ ควรเป็นการตรวจสอบร่วมเซลล์-เครื่องชาร์จ
รูปภาพแรกจับคู่ความก้าวหน้าด้านวัสดุกับข้อจำกัดการชาร์จเฉพาะที่แต่ละอย่างผ่อนคลาย รูปที่สองเปรียบเทียบเชิงคุณภาพขอบเขตการชาร์จเร็วที่ขยายขึ้นของเซลล์ขั้นสูงที่เคลือบหรือเป็นโลหะผสม เทียบกับเกรดทั่วไปตามอุณหภูมิ
Weijiang ติดตามรุ่นของโลหะผสม การเคลือบและอิเล็กโทรไลต์ และจัดหาขอบเขตการชาร์จของมัน – จุดเริ่มต้นออกซิเจน กระแสการรวมตัวใหม่ ขีดจำกัดเย็น/ร้อน ความทนต่อการชาร์จเกิน – เพื่อให้นักออกแบบใช้ประโยชน์จากการชาร์จที่เร็วและอ่อนโยนขึ้นในจุดที่เกรดรองรับ และตรวจสอบโปรไฟล์กับวัสดุจริง บทความหน้าใหม่ถัดไปสำรวจการจับคู่ที่ต่างออกไป: ว่าการส่งถ่ายกำลังไร้สายเป็นวิธีที่สมเหตุสมผลในการชาร์จ NiMH หรือไม่
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ ชุดแบตเตอรี่ที่จับคู่แล้ว และคอนฟิกูเรชันพร้อมชาร์จสำหรับลูกค้าภาคผู้บริโภค อุตสาหกรรม การแพทย์และการเคลื่อนที่ และสนับสนุนพันธมิตรด้วยคำแนะนำโปรโตคอลการชาร์จ ไฟล์ประสิทธิภาพ IEC 61951-2 หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-1 และการตรวจสอบร่วมเครื่องชาร์จ แชร์รูปแบบเซลล์ อัตราการชาร์จ ขอบเขตความร้อนและเป้าหมายวัฏจักร แล้ววิศวกรของเราจะระบุชุดเซลล์-และ-การชาร์จที่ปกป้องทั้งเวลาทำงานและอายุการใช้งาน สำรวจผลิตภัณฑ์ได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
