ニッケル水素電池とは?
その前に「細胞って何？」細胞は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー源です。セルには、一次 (非充電式) セルと二次 (充電式) セルの 2 種類があります。
ニッケル水素電池は充電可能な電池です。ニッケルと金属水素化物の化合物を電極として使用しています。それをよりよく理解するための基本的な定義です。ニッケル水素電池のノートについて詳しく見ていきましょう。
ニッケル水素電池はどのように機能しますか?
ニッケル水素電池のアノードは、水素吸蔵合金 (MH) または他の金属間化合物でできており、水酸化ニッケル (NiO(OH) ) または水酸化ニッケル (Ni(OH)2) が陰極。電解質としてアルカリ性物質（KOHなど）を使用しています。
アノードでの反応:M + e-+ H2O →MH +OH-
陰極での反応:Ni(OH)2 + OH- → NiO(OH) + H2O + e-
全体の反応 :Ni(OH)2 + OH- ⇌ NiO(OH) + H2O +e-
全体的な反応は可逆的です。充電中は、左側から右側に発生します。放電中は反転します。
ニッケル水素電池の長所と短所
ニッケル水素電池は、一貫した定格電圧とアルカリ電池よりも高い容量を備えています。一般的なアルカリ乾電池よりも排水量の多い状況でも長持ちします。寿命が長く、アイドル状態にするとゆっくりと放電します。その電荷保持率は通常、1 年で 50% から 80% です。また、ニカド電池よりも動作温度範囲が広いです。残念ながら、すべてに代償が伴います。ニッケル水素電池も例外ではありません。過充電、短絡、過熱中に損傷する傾向があります。
アプリケーション
最も一般的で人気のある AA または AAA バッテリーには、ニッケル水素セルが含まれています。ニッケル水素電池は通常、一般的な 1.5V Ni-Cd 電池よりも 1.2V 高い電圧で動作しますが、多くの面で Ni-Cd 電池に取って代わります。デジタルカメラ、リモコンカー、ドローンなど、多くの家電製品で今でも人気のある選択肢です。しかし、2020 年代には、リチウムイオン電池がニッケル水素電池に取って代わりつつあります。 1990 年代後半、ニッケル水素電池は自動車業界で大成功を収めました。第一世代の電気自動車 (トヨタ プリウスが最も象徴的なものでした) とハイブリッド車は、ニッケル水素電池で製造されました。しかし、最近ではリチウムイオン電池に置き換えられています.
ニッケル水素電池の安全性に関する懸念
- ニッケル水素電池は、Ni-Cd 電池のカドミウムなどの有害成分を含まないため、安全に使用できます。ただし、バッテリーは防水性と漏れ防止性を備えている必要があります。
- ニッケル水素電池は、通常の充電および放電シナリオでも H2 ガスを生成します。蓄積された水素ガスが飛び出し、バッテリーキャップが開きます。水素は可燃性ガスであるため、ニッケル水素電池の安全上の懸念事項です。
- 短絡時には、ニッケル水素電池に大量の電流が流れ、高熱が発生して火災の危険があります。
- ニッケル水素電池で使用される化学薬品は腐食性があります。このことを念頭に置いて、細胞は漏れ防止容器に保管する必要があります。
ニッケル水素電池のリサイクルと廃棄
ニッケル水素電池には、ニッケル (Ni) やその合金などの金属が大量に含まれています。少量のアルミニウム (Al)、コバルト (Co)、マンガン (Mn)、および一部の希土類元素 (REE、ランタンなど)。現在まで、ニッケル水素電池のリサイクルは、ごくわずかな電池部品 (電池ケースに使用されているスチールなど) のみのリサイクルを意味します。希土類元素 (REE) を含む他の部分は廃棄されます。これらの部品をリサイクルするために冶金学的な開発が行われましたが、商業的には入手できません。
ニッケル水素電池の廃棄は、基準に従って行う必要があります。たとえば、それらは完全に排出されるべきであり、穴を開けたり、点火したり加熱したりしてはなりません.
結論
ニッケル水素電池は、おそらく過充電中に安全キャップがあまりにも多く飛び出したため、新しいバッテリーのOGであるリチウムイオン電池に王位を奪われました.寿命 (充電サイクル) が短く、アイドル状態での放電率が高く、リチウムイオン電池よりもエネルギー密度が低く、問題のある充電条件により、ニッケル水素電池のフローティング ボートが沈没しました。しかし、新しい研究は短所に取り組んでおり、パフォーマンスを向上させるためにその特性を変更しています.
うまくいけば、これらの細胞に関する定義、アプリケーション、および懸念を理解できたと思います。製造業者は、その仕組みのいくつかの領域で改善の必要性を解決するために取り組んでいます。
