6-2镍氢电池.

1、铢镉与铢氢电池几种二次电池的性能比较:技术参数像镉电池傑氢电池锂离子电池工作电压(V)1.21.23.6质a比能s(wh/kg)40-5080100-160体积比能fi(wh/L)150200270-300寿触次)5005001000自放电率(%/丿打25-30206-8充电速率(C)Pic1C1C一、碱性电池概论1 定义：以KOH、NaOH水溶液作为电解 质的蓄电池统称为碱性蓄电池。碱性电池的种类：铁鎳；镉鎳；氢鎳;2碱性电池优点：能量密度高，自放电 小，贮存性能较好，可以制作成密闭电 池，易于实现小型化。3.碱性蓄电池的正极活性物质： NiOOH正极(氧化镰电极)和氧化银电极。NiOOH成

2、流反应机理：氧化镰电极 在碱性溶液中，充电态为NiOOH,放 电态为Ni(OH)2oH+由电极内部向电极表面扩散，由于是在固相中扩散，速度很慢。4.碱性电池负极活性物质包括镉（Cd）、锌（Zn）、铁（Fe）和储氢合金。二、NiCd/NiMH电池的历史1901年瑞典人尤格涅尔（w. JMger） 发明了镉银电池。二十世纪前50年研制生产的有极板 盒（或袋式）电池（正、负级活性物质 填充在有穿孔的镀银钢带做成的壳子 里）。用作牵引、起动、照明及信号 电源。第二阶段是本世纪50年代研制的烧结式电池，在第二次世界大战期间德国的瓦尔塔(Vana)公司，首次制成烧结式电池。由于电级可以做得很薄，真实表面积

3、较大，电级间 距离可以缩小，因此，该烧结式电池可承受 大电流密度的放电。第二次世界大战后，许多国家开始制造烧结式电池，并在短期内得到迅速的发展，用作 坦克、飞机和火箭等各种发动机的起动电源。有的还作为飞机的随航应急电源使用。第三阶段为二十世纪60年代研制的 密封NiCd电池。由于烧结式密封镉镰电池舱大电流放电，可以满足负载大功率的需要，可用作卫星、火箭、导弹、携带式激光器，背负式报话机，电子计算机，助听器和小功率电子仪器的电源。特别是,镉银电池作为一种高效的长寿命舱电化学贮能装置在航天事业的发展中起了重大的作用。1958年后我国镉镰电池工业蓬勃发展，1990年前后生产工艺技术、生产规模和研制水

4、平再上新台阶，已实现了镉镰电他的标准化、系列化生产。 臬氢电池发展1991年首个操氢电池诞生z当时操氢电池的比容量 从54 Whkg,而目前的商用电池比容量达到了 lOOWhkg-由容量为30mAh的电池单元组成 250Ah电池已经应用于电动bus , 6Ah电池应用于电 动汽车（EV ）。而且现在的臬氢电池应用的温度范围 也得到了大大地提高,在-30C-70C范围内,依然能 够保持90%以上的容星。而这些提高得益于金属氢化 物和氢氧化镇材料的性能改进。(ommercial PrTMW0.00.40.81.6202.42.83 立 3.64.0pacit (Ah)三、镰镉、银氢电池的反应MiN

5、iCd电池负极：Cd正极：NiOOH三价镰的氢氧化物负极反应：Cd+2 OH jCd(OH)2+2e正极反应：NiOOH+H2+e Ni(OH)2+OH-在充放电时总反应:2NiOOH+Cd+2 H2O 2 Ni(OH)2+Cd(OH)2在放电过程中，电解液将失水;在 充电过程中，生成水，因此对于 电解液量要加以控制。镰氢电池镰氢电池是继银镉电池之后的新一代高能二次电池。是二次电池重要的发展 方向之一镰氢电池作为动 力在汽车和电动工具方面有 很重要的应用。冃前银氢电池逐步向高1.1 MH-Ni电池的基本原理1.1.1 MH-Ni电池的工作原理MH-Ni电池是一种诫性电池，负极采用由储氢材料作为

6、活性物质的氢 化物电极，正极采用氧氧化臻(简称線电极)，电解质为氢氧化钾水溶液, 其电化学式可表示为(-)I/MH|KOH(6niobT.)|Ni(OH)2/NiOOH (+)式中，M代表储氢合金；、IH代表金属氢化物。电池工作原理如图所 示。充电的时候，正极发生f N8H转变，负板则发生水分 解反应，合金表面吸附氢，生成氢化物。放电过程是上述反应的逆反应， 即正极发生Ni(OOII)转变为Ni(OII)r负极储氢合金脱氢，在表面生成水。e充电负极(金属氢化%) NiOOH + H2O-e-负极反应：M+H2O +eMH+ OH银丸电池放电时：正极反应：NiOOH + H20 + eNi(OH

7、)2 + OH负极反应：MH+ OHTM+H2O+e臬氢电池结构疋刼接线柱（内藏挣气阀） 封口体 垫圈正极矢血体负跟栗电体圆柱形Ni/ MH电池的结构示意电池充（0负啜接线柱）个极板王扱扳丼賛_推极二CS-阀檢 正板绝纺椽皮罔电池的主要结构组成鎳2（电池采用与牒镉电池相同的N i氧化物作为正 极，储氢金属作为负极，碱液（主要为KOH）作 为电解液：密封IHAi电池主要组件包括：正极板（氢氧化亚银板）、负极板（储氢 合金板）、隔板、电解液、密封垫片、绝缘盖板、金属外壳、塑料套管、正 极盖、负极筒。鎳氢电池的主要结构组成正极片：氢氧化亚钻、氧化亚钻、添加剂、基休（发泡铢）负极片：（储氢合金、基体（

8、钢带、钢网、饰 电解液：（以KOH为主的水 隔膜纸密封圈 正极帽电池壳目前，MH-Ni电池产品主要有圆柱形、方形和扣式三类。不论哪种结构的电池，均由外壳、正极片、负极片以及正负极极耳（导电带）、密封圈、放 气阀帽（正极）、隔膜等组成。Mega fiveinsulation GasketInsulatorCCapSafety VentInsulation RingPositive ElectrcxieSparator 臬氢电池发展优势和应用(a) 能量密度高；(b) 无镉污染，是绿色电池；(c) 可以大电流快速充放电；(d) Ni / MH电池的工作电压也是1.2V ,与Ni / Cd电池具有互

9、换性等独特优势。在小型便携式电子器件中获得了广泛应用，在电动工具、 电动车也正在逐步得到应用。使用镰凱电池的电动助力车绿色环保的镇弐电池1 基板制备方法1）烧结式极板烧结式基板为一多孔傑基体。干法：银粉与造孔剂（碳酸氢氨）混合,与骨架（镀鎳网）一起模压成型。湿法：刮浆法，包括银浆配置，刮浆，干燥。氧化镰电极的一个特点：在充电开始后不久既有析氧副反应发生。当电极停止充电后，电极表面的NiO2可进行分解,即:2NiO2 +2H2ONi(OH)2+OH-此时电极电势有所下降，电极容量有所损失。2）非烧结式基板 泡沫镰电极 多孔树脂材料-除油-粗化-敏化 -活化-化学镀银T电镀镰-后 处理2.电极制备

10、1）电极浸渍。将微孔烧结基板填以活性物质的过程。将基板进入适意基板 中，然后进行化学、电化学或热处理, 使活性物质沉积在基板上O 需要反复进行，以达到需要的活性物质 量。2）拉浆法正极；和浆涂膏烘干压片负极：负极和浆T镉浆研磨T负极拉 浆- 烘干3化成电化学或化学1）去除夹杂在电极中的有害杂质;2）电极经过化成，经历了几次氧化还原过程，可增大电极的真实表面积;3）和电极结合比较疏松的活性物质在化成后的清洗过程中可以被刷去。五、镰氢电池常用的标准与电池性能指标标准：银統电池的标准为IEC61951-2： 2003： IEC即国际电丄委 员会(International Electrical Co

11、mmission),是由各国 电工委员会组成的枇界性标准化组织，KH的是为了促进世 界电工电子领域的标來化。IEC标准足山国际电工委员会制 定的标准。电池常用国家标准：银勾.电池的标准GB/T15100_1994, GB/T18288_2000;电池常用麻准也有日木匸业标准JIS C关于电池的标准。电池内阻足指电池在1】作时，电流流过电池内部所受到的阻力。 由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导 致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造丄艺、电池结构等 因素的影响。是衡量电池杵能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用 专用内阻仪测量

12、，而不能用万川表欧姆档测Mo电池电压1）标称电压电池的标称电压指的足在正常II作过程中衣现出來的电压, :次银镉银氢电池标称电压为1.2V：.次锂电池标称电压为3.6Vq2）开路电压开路电压是指电池在非丄作状态下即电路无电流流过时， 电池正负极之间的电势差。丄作电压乂称端电压，是指电池 在丄作状态卜即电路中竹电流过时电池止负极2间电势差。电池的容量:电池的容量冇额定容量利实际容量之分。 电池的额定容量是指设计与制造电池时规定 或保证电池在一定的放电条件下，应该放出 最低限度的电M：o IEC标准规定银镉和镰氯 电池/K20C5C环境下，以0.1C充电16小 时后以0.2C放电至1.0V时所放出

13、的电量为电 池的额定容量；1.00.9*3K 2(r二-10.2C15(?、T020406080100120放电容GH%車温下.不同放电倍車电压随 放电容鼠的变化规律电池的放电残余容量当对可充电电池用大电流（如1C或以上）放电时,由 于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，致使电 池在容量未能完全放出时已到达终点电压，再用小电流如 0.2C还能继续放电，直至1.0V/支（谏镉和银氢电池）放电平台银氢充电电池的放电平台通常 是指电池在一定的放电制度下 放电时，电池的丄作电压比较 平稳的电压范|韦|,比数值与放 电电流有关，电流越大，其数 值就越低。标准充电后，搁置 10分钟，在任何倍率的放电

14、电 流下下放电至1 2 V时的放电时 间。是衡量电池好坏的垂要标 准。电池的可靠性测试项目（H）循打虫命02）不同倍率放电特性 03）不同温度放电待件 04）充电特性05） |放电特性 06）贮存特性07过放电待性08）不同温度内阻特性09）温度循环测试10）跌落测试 11）振动测试12）容星:测试13）内阻测试14） GMS测试15）高低温冲击测试 16）机械冲击测试 17）爲温高湿测试电池的安全性测试项目 01）短路测试 02）过充、过放测试 03）耐压测试 04）撞肯测试 05）拆动测迖 06）加热测试 07）火烧测试 09）变温循坏测试 10） kll流充电测试 11）白由跌落测试 1

15、2）低气压测试 13）强制放电测试 15）电热板测试 17）热冲击测试 19）针刺测试 20）挤压测试21） fi：物冲击测试六、鎳氢电池材料 正极材料.球形Ni(OH)2正极材料Ni(OH)2是涂覆式Ni/MH电池正极使用的 活性物质。电极充电时Ni(OH)2转变成NiOOH , Ni被氧化成 Ni3+放电时NiOOH逆变成NiQHb , Ni?+还原成 Ni2+。负极材料储氢合金(MH)、其他储氢材料用于Ni / MH电池负极材料的储氢合金应满足下述条件:(a) 电化学储氢容量高；(b) 在热碱电解质溶液中合金组分的化学性质相对稳定;(c) 反复充放电过程中合金不易粉化；(d) 合金应有良

16、好的电和热的传导性；原材料成本低廉。1)Ni(OH)2材料的制备氧化謀的晶型a-Ni(OH)2 v-NiOOH 密度差别大。 卩-Ni(OH)2卩一NiOOH密度差别小， 减轻了电极的膨胀，变形。实际使用中应控制电极在卩一Ni(OH)2，p -NiOOHo Ni(OH)2制备方法主要有三种:化学沉淀结晶法；镰粉高压催化氧化法;金属银电解沉淀法。多是采用化学沉淀方法，化学沉淀得到的 Ni(OH)2的综合性能较好，得到广泛的应用。 基本反应：NiSO4+2NaOH-Ni(OH)2l+Na2SO4以硫酸银、氢氧化钠、氨水及少量添加剂为 原料进行生产，化学反应在特殊结构反应釜中 进行，通过控制温度、PH值、加料参数等来控 制微晶尺寸，产品要洗涤、干燥等。化银电极添加剂由于氧化镰电极有半导体性质，充放电反应不彻底，活性物质利用率不高。需要加入少量添加剂以提高电极性能。LiOH加入到电解液中，有以下几个作用:防止氧化镰晶粒长大，提高活性物质利用率；与钻同时存在，可以降低Y