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  _ Nickel/Metallhydrid--System

MH, NiOOH, KOH
(Sekundärsystem)

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Andere Bezeichnungen   Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, nickel/hydride-system.

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Anwendung  

Das System enthält weniger Umwelt belastenden Stoffe und ist kompatibel mit dem Ni/Cd-System. Ein Ersatz von Nickel-Cadmium Akkumulatoren in Geräten ist überall möglich, wo es nicht auf extreme Hochstromentladung ankommt.

Man unterschiedet Hochdruck-Batterien, bei denen der Wasserstoff in einem Druckbehälter gespeichert ist und Niederdruck-Batterien, bei denen der Wasserstoff an eine Metalllegierung gebunden ist. Hochdruckbatterien werden für sehr langlebige Stromversorgung von Satelliten verwendet.
Große, prismatische Akkus werden als Traktionsbatterien eingesetzt.

Vereinfachte elektrochemische Reaktionsgleichungen:
(Hilfe Formeln)

M =

Wasserstoff speichernde Legierung,

(z.B. Typ AB5: MmNi3,5Co0,7Mn0,4Al0,3 , Typ AB2: V15Ti15Zr20Ni28Cr5Co5Fe6Mn6)

Mm = Lanthanreiches Mischmetall mit 50% Lanthan, 30% Cer und 14% Neodym.

 

Reaktionsrichtung    
_ Entladen -->
_ Laden
Negative Elektrode:
_ MH0 + OH-
-->
M + H+2O + e-
Positive Elektrode:
_ Ni3+OOH + H2O + e-
-->
Ni2+(OH)2 + OH-
Summe:
_ MH + NiOOH
-->
M + Ni(OH)2

 

Überladung
Positive Elektrode:
_ 2O2-H- -->
2e- + ½ O02 + H2O
Negative Elektrode:
_ 2H+2O + 2e- -->
2OH- + H02

 

Rekombination:
_ ½O2 + H2 -->
H2O
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Technische Daten  
o Elektrolytlösung: Kalilauge mit LiOH-Anteilen
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Konzentration der Kalilauge: 26 bis 31 Gew.%, üblich 30 Gew.%

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Leitfähigkeit (20 °C): 0,54 S/cm

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Gefrierpunkt: -46 °C

o Zellspannung:
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Nennspannung: 1,2 V

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Leerlauf: 1,4 V

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Arbeitsspannung: 1,25 bis1,10 V

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Entladeschluss: 1,0 V

o

Betriebstemperatur: -20 bis 50 °C, empfohlen: Laden 10-35°C, Entladen 0-25°C

o

Theoretische spezifische Energie: 378 Wh/kg

o

Praktische spez. Energie: 50 bis 80 Wh/kg

o

Energieinhalt volumetrisch: 170 bis 200 Wh/l

o

Entladeprofil: flach

o

Energiedichte: mäßig bis hoch

o

Selbstentladung bei 20°C / Monat: 20 %

o Lebensdauer: 2 bis 5 Jahre
Mögliche Zyklen: 300 bis 1000 Zyklen
o Bauarten: Vorwiegend Knopf- und Rundzellen, aber auch prismatische Zellen und entsprechende Batteriepacks.
Hochdruckausführung mit gasförmig gespeichertem Wasserstoff (30 bis 40 bar) für die Reservestromversorgung von Satelliten. Diese Ausführung zeichnet sich insbesondere durch hohe Zyklenzahl (1500 bis 6000 Zyklen) aus. Nachteilig ist die hohe Selbstentladerate von 60% / Monat.


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Besonderheiten   Im Gegensatz zum Ni/Cd-System kaum Memory-Effekt.
Wie beim Ni/Cd-System ist begrenzte Überladung im geschlossenen System möglich. Überschüssiges Elektrodenmaterial in der negativen Elektrode dient als Lade-Entladereserve und verzehrt das gegen Ende der Ladung und bei Überladung entstehende Sauerstoffgas.
Die Temperatur hat erheblichen Einfluss auf Kapazität, Spannungslage und Lebensdauer der Zelle.
Vorteile: Hohe spez. Energie, weniger Umwelt belastenden Inhaltsstoffe als NiCd, zuverlässig, langlebig, robust, tiefentladefähig, lange Standzeit im entladenen Zustand, auch bei tiefen Temperaturen entladefähig. Hohe Ströme möglich.
Nachteile: Höhere Kosten als NiCd, höhere Selbstentladungsrate als bei NiCd (besonders bei erhöhter Temperatur), geringere Lebensdauer.
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Adresse   Ansprechpartner:
Dr. Jens Tübke
Tel.: (0721) 4640-343
Fax: (0721) 4640-111
 

Fraunhofer Institut für Chemische Technologie

Joseph-von-Fraunhofer-Str. 7
D-76327 Pfinztal (Berghausen)

Telefon (0721) 46 40-0
Fax (0721) 46 40 - 111



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