Perché scegliere le batterie al nichel-metallo idruro (NiMH)?

Le batterie al nichel-metallo idruro (NiMH) rappresentano un significativo progresso rispetto alle batterie al nichel-cadmio (NiCd) che le hanno precedute. Il termine "hmetal" in NiMH non si riferisce a un singolo metallo, ma piuttosto a una lega complessa. Queste leghe, note come idruri metallici, sono composte da vari metalli e sono responsabili della capacità della batteria di immagazzinare e rilasciare energia. Tra le leghe di idruri metallici più comuni utilizzate nelle batterie NiMH ci sono le strutture AB5 e AB2. In AB5, la parte "A" è una miscela di terre rare o titanio (Ti), mentre la parte "B" è composta da metalli come nichel (Ni), cobalto (Co), manganese (Mn) e talvolta alluminio (Al). Nelle batterie ad alta capacità, le leghe sono spesso del tipo AB2, dove "A" è in genere titanio (Ti) o vanadio (V), e "B" è zirconio (Zr), nichel (Ni) o una miscela di cromo (Cr), cobalto (Co), ferro (Fe) e manganese (Mn).

Questi composti di idruro metallico svolgono un ruolo chiave nell'immagazzinamento e nel rilascio di ioni idrogeno nella batteria. Durante la carica, l'elettrolita di idrossido di potassio (KOH) all'interno della batteria rilascia ioni idrogeno (H+), che vengono assorbiti dalla lega di idruro metallico, impedendo la formazione di gas idrogeno (H2) e mantenendo la pressione e il volume all'interno della batteria. Durante la scarica, gli ioni idrogeno vengono rilasciati tramite il processo opposto, fornendo energia al dispositivo.

1.Confronto del peso

In termini di tensione, sia le batterie NiMH che quelle NiCd hanno una tensione media di 1,2 V per cella, mentre le batterie agli ioni di litio (Li-ion) hanno una tensione significativamente più alta di 3,6 V per cella. Questa tensione più alta nelle batterie Li-ion significa che, per la stessa potenza in uscita, sono necessarie meno batterie, riducendo sia il peso che le dimensioni del pacco batteria finale. Mentre il peso di una batteria Li-ion è simile a quello di una batteria NiCd per una singola cella, la batteria NiMH tende a essere più pesante a causa della sua tensione inferiore. Pertanto, mentre le batterie NiMH offrono prestazioni migliori rispetto alle batterie NiCd, possono risultare in pacchi batteria leggermente più ingombranti rispetto alle soluzioni Li-ion.

2.Effetto memoria

L'effetto memoria si riferisce a un fenomeno per cui una batteria "ricorda" un ciclo di scarica parziale e può perdere la sua capacità totale se viene costantemente ricaricata prima di essere completamente scarica. Le batterie NiMH, come le batterie NiCd, soffrono di un effetto memoria, sebbene sia molto meno pronunciato. L'effetto memoria nelle batterie NiMH è significativamente inferiore rispetto alle batterie NiCd ma comunque maggiore di quello delle batterie agli ioni di litio. Per prevenire o ridurre questo problema, si consiglia di eseguire un ciclo completo di carica-scarica ogni pochi mesi, in genere ogni tre mesi. Tuttavia, l'effetto memoria nelle batterie NiMH non è problematico come nelle batterie NiCd e può essere ignorato in molte applicazioni pratiche.

D'altro canto, le batterie agli ioni di litio sono rinomate per il loro effetto memoria quasi trascurabile. Gli utenti di batterie agli ioni di litio non devono preoccuparsi di scaricare parzialmente la batteria prima di caricarla, il che le rende più facili da usare. La semplicità e la facilità d'uso delle batterie agli ioni di litio contribuiscono in modo significativo alla loro popolarità nei moderni dispositivi elettronici.

3.Tasso di autoscarica

L'autoscarica è il fenomeno naturale per cui una batteria perde la carica anche quando non è in uso. Il tasso di autoscarica è un fattore importante per determinare la frequenza con cui una batteria deve essere ricaricata. Le batterie NiCd hanno in genere un tasso di autoscarica tra il 15 e il 30% al mese, mentre le batterie NiMH hanno un tasso di autoscarica leggermente superiore del 25-35% al ​​mese. Al contrario, le batterie agli ioni di litio sono molto più efficienti in questo senso, con un tasso di autoscarica di solo il 2-5% al ​​mese. Questo basso tasso di autoscarica è uno dei principali vantaggi delle batterie agli ioni di litio, poiché mantengono la carica molto più a lungo quando non sono in uso, riducendo la necessità di ricariche frequenti.

4.Metodi di ricarica

Sia le batterie NiMH che quelle agli ioni di litio richiedono molta attenzione durante il processo di carica, poiché non possono tollerare sovraccarichi. Per le batterie NiMH, il metodo di carica più efficace è l'utilizzo di un sistema di carica a corrente costante con un meccanismo di interruzione (spesso indicato comeTAGLIO DI SCEGLIcontrollo), che interrompe la carica una volta raggiunta la tensione massima. D'altro canto, le batterie agli ioni di litio utilizzano in genere un metodo di carica a corrente e tensione costanti, che garantisce una carica sicura ed efficiente della batteria. Caricare batterie NiMH o agli ioni di litio utilizzando caricabatterie progettati per batterie NiCd, come quelli che utilizzano ilDelta-VIl metodo di controllo (DV) può essere dannoso per le batterie e può comportare una riduzione della durata utile o potenziali danni.