第五讲镍镉电池..
镍镉电池操作保养规程
镍镉电池操作保养规程简介镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-Cadmium Battery）是一种常见的二次可充电电池，具有功率密度高、工作电压稳定、启动能力强等优点。
因此，广泛应用于通信设备、消防设备、军事装备、航空航天等领域。
本文旨在说明镍镉电池的操作使用规程及保养方法，以延长其使用寿命并确保其安全性。
操作规程镍镉电池的使用调养应遵循以下操作规程：1. 充电与放电镍镉电池首次使用前需先进行慢充，以激活电池。
此后每次使用前应先进行充电，充满电后在进行使用。
电池放电应该控制在标称容量的 60% 左右，且不应过放以免影响电池寿命。
为了保证电池使用寿命及安全性，禁止使用不符合电池规格或参数的充电器。
2. 温度环境镍镉电池的工作温度应该在 -20℃~+45℃的范围内。
过高或过低的温度环境会降低电池寿命，甚至损坏电池。
3. 储存条件若要长期储存镍镉电池，应先将其充满电，并在每过 2~3 个月时进行充放电一次，以防止自放电使电量过低。
储存期不能太长（最好不超过 12 个月），因为储存时间过长也会影响电池寿命。
4. 禁止损坏使用镍镉电池时应禁止对其进行敲击、投掷等操作，以免损坏电池或造成电池泄漏事故。
在更换电池或拆卸设备时，应当先拔下外部电源，避免电触点与电极短路。
5. 告警处理若镍镉电池发生发热、漏液或其他异常，应当立即停用，并将其取出设备并存放在安全地方，以接受处理或报废处理。
保养方法镍镉电池的保养方法如下：1. 充电方式经济高效的充电方式是定时充电，即在一定时间内以合适的电流充电。
对于短时间的充电，定时充电可以明显提高充电效率，充电时间的长度应该由经验来决定。
在长时间的充电中，因电池容量变化较大，充电电压和充电电流难以准确掌握，因此，定时充电将得不到很好的效果，最好采用控制充电电流和充电电压的方法进行长时间充电。
2. 放电方式充电放电次数应尽量减少。
在充电时，尽可能地充满电，这样可以减少放电次数。
同时，尽量控制放电深度，以防止过度放电。
第五章镉-镍蓄电池知识讲解
成电极基板，浸渍活性物质烘干。烧结式电极强度高，孔隙率
高，可以大电流、高倍率放电，寿命长，工艺复杂，成本较高。
发泡式电极：发泡镍电极是将泡末塑料进行化学镀镍，高温碳 化后得到多孔网状镍基体，将活性物质填充在镍网上，经轧制 成泡沫电极。泡沫镍电极孔隙率高(90％以上)，真实表面积大， 电极放电容量大，电极柔软性好，适合作卷绕式电极的圆筒形 电池。目前主要用于氢-镍和镉-镍电池。 纤维式电极：是以纤维镍毡状物作基体，向基体孔隙中填充活 性物质，电极基体孔隙率达93％～99％，具有高比容量和高活 性。电极制造工艺简单，成本低，但镍纤维易造成电池正、负 极短路，自放电大，目前尚未大量应用。
– 在较高的过电位下镉电极将发生钝化；金属表 面产生一层很薄的CdO钝化膜
–放电电流密度太大、温度较低、电解液浓度较 低时，易引起镉的钝化。
– 充放电循环过程中镉的重结晶使镉电极真实 表面积不断收缩， 极化增大，导致发生钝化 --主要钝化因素。
– 防止钝化： 加入表面活性剂或其他添加剂，实际生产中加入苏拉 油或25号变压器油，起分散作用，阻止海绵镉结晶时 聚集和收缩
➢添加剂LiOH的作用：
①Li+吸附在活性物质颗粒表面，阻止晶体颗粒长大聚结； ②提高氧在正极上的析出过电位。
若加量过多，Li+离子可进入活性物质晶格中，形成 一种电化学隋性的化合物—镍酸理(LiNiO2)，使电化学 反应变得困难。
➢ 其它添加剂的影响：
① Ba、Co等对氧化镍电极起活化作用 ② Mg、Fe、Ca、SiO2等对氧化镍电极起毒化作用 ③ Ca对镉电极有毒化作用
同样由于固相扩散速率很小, 引起较大的浓 差极化，氧化镍电极的利用率受到限制。
第五讲镍镉电池..
2、氧化镍的晶型 α-Ni(OH)2、γNiOOH 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β－Ni(OH)2,
β－NiOOH。
3.Ni(OH)2材料的制备 制备方法主要有三种： 化学沉淀结晶法 镍粉高压催化氧化法 金属镍电解沉淀法
3）采用有限电解液及有良好吸液和透气性
的隔膜
电解液少，内阻大，电解液多，不利于氧
气向镉电极的扩散。
4）电池设计采用安全排气阀，当电池内部 的气体压力高于设定值时，打开出气孔， 让气体排出去，防止电池气涨爆炸。
七、镍镉电池分类
按电极的结构和制造工艺分：
1.有极板盒式：包括袋式、管式等． 有极板盒式电极是将正负极活性 物质填在穿孔的镀镍钢带做成的袋式 或管式壳子里。广泛使用在5Ah～ 1000Ah容量的蓄电池里。
此时电极内部仍存在Ni(OH)2。
三、镍镉（NiCd)电池的成流反应
NiCd电池负极：Cd 正极： NiOOH三价镍的氢氧化物 负极反应： Cd+2 OH-→Cd(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。
溶液中OH-离子连续向电极表面扩散。
因此，电级反应速度不会受到明显影
响，镉电极的放电深度较大，活性物
质利用率较高。
如果到了镉的钝化电位，反应就不 一样了．这时将在金属表面上生成很薄 的一层钝化膜．这层膜一船认为是CdO。 如果放电电流密度太大，温度太低，碱 液浓度低，都容易引起镉电极钝化。 很明显，镉电级的放电容量、或活 性物质利用率会受到镉在溶液中钝化程 度的限制。
镍镉电池充电方法
镍镉电池充电方法镍镉电池是一种常见的可充电电池，其充电方法对于延长电池使用寿命和保证充电效率非常重要。
下面将介绍镍镉电池的充电方法，希望能够对您有所帮助。
首先，选择合适的充电器非常重要。
镍镉电池需要采用恒流充电的方式，因此需要使用专门设计的镍镉电池充电器。
这种充电器能够提供恒定的充电电流，以确保电池能够充满电并且不会受到过充的影响。
其次，正确连接充电器也是至关重要的。
在连接充电器时，务必将正负极连接正确，否则可能会导致电池短路或者损坏。
一般来说，红色接正极，黑色接负极，务必按照说明书上的指示正确连接。
接下来，确定充电电流也是必不可少的。
不同容量的镍镉电池需要不同的充电电流，一般来说，充电电流应为电池容量的1/10，例如，容量为1000毫安时的电池，充电电流应为100毫安。
过大的充电电流可能会导致电池过热，损坏电池，因此务必根据电池容量来确定合适的充电电流。
然后，控制充电时间也是非常重要的。
一般来说，镍镉电池的充电时间应该控制在10-15小时，充电时间过长可能会导致电池过充，影响电池寿命，因此需要根据实际情况来确定合适的充电时间。
最后，充电完成后，及时拔掉充电器也是必须的。
一旦电池充满电，就应该及时拔掉充电器，以免过充导致电池损坏。
此外，充电完成后也需要等待一段时间，让电池中的化学物质稳定下来，再进行使用。
总的来说，镍镉电池的充电方法需要注意充电器的选择、连接方式、充电电流、充电时间以及拔掉充电器的时机。
只有正确的充电方法，才能够保证电池的使用寿命和充电效率。
希望以上内容能够对您有所帮助，谢谢阅读。
镍镉电池使用及保养方法
镍镉电池使用及保养方法
一、镍镉电池的特性
1、镍镉电池（Ni-Cd）
2、可重复500次以上的充放电，经济耐用
3、与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或过放电
4、每个单元电池(Cell)大约是1.2V，放电终止电压的极限值称为“放电终止电压”，镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)
5、它可在－20℃+60℃的温度范围内使用
二、使用及保养方法
所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低。
会导致镍镉电池在几次低容量下的充放电工作之后。
如果要进行一次较大容量的充放电，电池将无法正常工作。
提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。
所以使用和保养注意：
1、正常使用后，需放电至完全没电（1.0V*6=6V）时才可进行充电, 以确保使用寿命。
2、可在10次左右的充放电循环之后，进行一次完全放电和过充电，以达到防止记忆效应的目的。
过充电的方法是延长充电时间比正常充电时间延长一倍左右。
以减小记忆效应
3、电池充放电应严格按要求规范操作，切忌长期过充、过放或经常充电不足。
电池充电过程应尽量一次完成。
切忌：放电不彻底、电池使用时长期小电流深度放电或短路都是造成电池容量下降、寿命缩短的重要因素。
长此以往违章使用操作不仅会影响使用，而且势必会影响电池的容量与寿命。
镉镍蓄电池课件
电解液通常由氢氧化钾、氢氧化钠等强碱性溶液制成，同时加入一些添加剂以改善电池性能。
电解液的成分
镉镍蓄电池的电解液材料
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镉镍蓄电池的安全使用和维护保养
镉镍蓄电池的安全使用注意事项
禁止充电时使用手机或其他电子设备，以防止电池过热和受到损害。
禁止将电池放置在高温、高湿、易燃易爆等危险环境中。
军事和航空应用
在一些偏远地区或发展中国家，镉镍蓄电池仍然被用作储能电源，以提供稳定的电力供应，满足人们的基本需求。
储能系统
镉镍蓄电池在其他领域中的应用
04
镉镍蓄电池的市场现状和发展趋势
镉镍蓄电池的市场现状
镉镍蓄电池市场规模
全球镉镍蓄电池市场规模稳步增长，主要受到可再生能源、电动汽车等行业的驱动。
镉镍蓄电池的充电性能
充电效率
由于镉镍蓄电池的充电效率较高，所以充电时间相对较短。
充电时间
镉镍蓄电池可以采用定电流充电或定电压充电两种方式进行充电。
充电方式
放电容量
在规定的放电条件下，镉镍蓄电池可以放出较大的电量，其容量通常以安培小时（Ah）为单位进行表示。
放电时间
镉镍蓄电池的放电时间较长，可以达到数十小时甚至数天。
镉镍蓄电池市场结构
市场主要由几家主导厂商和更多的中小型企业构成，其中主导厂商在技术和品牌方面具有优势。
镉镍蓄电池的应用领域
镉镍蓄电池广泛应用于汽车、电力、工业等领域。
01
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03
技术创新
未来镉镍蓄电池技术将不断进行创新和改进，如提高能量密度、降低成本等。
环保要求
随着环保意识的增强，对镉镍蓄电池的环保要求将更加严格，将促进研发更环保的替代产品。
镍镉电池与锂电池的特点及区别
镍镉电池与锂电池的特点及区别
一、镍镉电池（Nickel-Cadmiun Batteries）的特性
1．镍镉电池可重复500 次以上的充放电，非常的经济；2．内阻小，可供大电流的放电，当它放电时电压的变化很小，作为直流电源是一种质量极佳的电池；3．因为采用完全密封式，因此不会有电解液漏出的现象，也完全不需要
补充电解液；4．与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，
操作简单方便；5．长时间的放置下也不会使性能劣化，当十分充完电后即可
恢复原来的特性；6．可使用在很广的温度范围内；7．因为它采用金属容器而作成，有机械性的坚固；8．镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成，
有非常优良的品质性赖性。
二、镍镉电池放电特性
1．放电电压依据其放电电流多少有些差异，大体上是1.2V 左右；2．电池的容量以Ah,mAh 的单位来表示；3．当放电达到放电终了的极限时称之为”放电终止电压”，镍镉电池的放电终止电压为1.0V/cell；4．使用温度范围在-20℃~60℃，在此范围内可进行放电。
三、保存上的注意事项
1．可在-30℃~50℃的温度范围之间内保存，但如果是长时间放置的情形下，请在35℃以下保存；2．充电状态或者是放电状态的保存都是可能的，但是比较之下放电状态可使容量较早回复并且较易被激活；3．当电池在长时间的放
置后，使用前必须十分地充电后再使用。
四、镍镉电池的记忆效应（memory effect）
当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后，如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用，这种情形我们称为”记忆效应”。
记忆效应可能是镍镉。
镉镍碱性蓄电池讲义全
中德财政合作太阳能项目电站管理人员培训教材镉镍袋式碱性蓄电池原理与维护省光明工程2005年8月一、电池的分类：电池的种类与其分类方法比较多，通常按电池的工作性质，电解质以与电极材料来进行分类。
但也存在着一定的局限性，不能反映电池的全貌，目前主要分为四类。
1、原电池，也称一次电池。
其活性物质用尽后不能用充电的方法使之恢复，只能废弃。
如二氧化锰电池，锌—氧化汞电池等等。
电液不流动的电池称“干电池”。
2、蓄电池，也称二次电池。
其活性物质消耗尽后可利用充电方法使之恢复，因此电池得以再生。
电池部反应自发发生并向电池外部用电设备输出电流的过程称之放电。
反之，向电池输入电能即有与放电电流方向相反的电流通过电池，电池部发生与放电反应相反的反应。
此过程为充电。
二次电池为电能贮存装置，故称蓄电池。
3、贮备电池。
电池的某一重要组成与电池其他组成分开，这时自放电排除，故电池可长期保存，通常是电解质被隔离，使用前迅速加入电解液，电池即放电。
4、燃料电池，将燃料（氧气、甲醇等）和氧化剂分别作为电池两极的活性物质保存在电池主体之外。
当反应物连续通入电池体时，即可连续放电。
二、镉镍袋式碱性蓄电池的基本构造1、一般结构：主要部件有正、负极板、隔膜、电解液、电池壳，另还有一些零件，如端子、连接条等。
2、镉镍袋式碱性蓄电池的结构、特点镉镍袋式蓄电池具有优良的电性能、寿命长、结构坚固、耐过充过放电、自放电小、可靠性高、维护方便，并用不同极板结构来适应不同倍率电流的放电。
可在-40℃—60℃环境下使用，并且有良好的荷电保持能力。
可以在任何条件下长期贮存而无损坏。
（1）极板：正负极是由正、负极性活性物质包在穿孔镀镍（负极未镀镍）钢带制成的袋子里。
（2）外壳：一般为塑料或镀镍钢外壳。
（3）隔板：通常是塑料栅或镀镍栅。
（4）电解液：以氢氧化钾为主体的水溶液，比重1.20（20℃时）。
三、镉镍袋式碱性蓄电池工作原理1、电池特性袋式极板的基本原理是把粉末状的活性物质包在一个封闭的扁平穿孔钢带袋里，并把这些袋叠放在一起制成电极。
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4、氧化镍电极添加剂 由于氧化镍电极有半导体性质，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： 防止氧化镍晶粒长大，提高活性物质利用率； 与钴同时存在，可以降低γ-NiOOH 的生成； 提高氧析出超电势。
氧化钴：提高氧析出超电势；CoOOH 具有良好导电性，降低内阻，提高活 性物质利用率 镉：一般正极中都加入镉的化合物。 增进反应的可逆性；抑制正极膨胀。 无有害影响（对于镍镉来说）。
第三阶段为二十世纪60年代研制的密 封NiCd电池。由于烧结式密封镉镍电池舱 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，镉镍电池作为 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。
2）Cd负极是分散性较好的海绵状镉， 对氧有很高的化合能力。无论是充电 时正极氧，还是自放电产生氧气，当 扩散到负极上容易发生化合反应：
如果到了镉的钝化电位，反应就不 一样了．这时将在金属表面上生成很薄 的一层钝化膜．这层膜一船认为是CdO。 如果放电电流密度太大，温度太低，碱 液浓度低，都容易引起镉电极钝化。
很明显，镉电级的放电容量、或活 性物质利用率会受到镉在溶液中钝化程 度的限制。
防止电极钝化，在活性物质中加 入表面活性剂或其他添加剂，起分散、 阻碍作用。防止Cd结晶形成大晶粒； 提高电极放电电流密度等作用。
氢在负极析出过电位较大，控制 充电电流，充电时不会有氢的析出， Cd在碱液中是稳定的。
六、密封NiCd电池原理
1.密封电池优点 无须维护； 可处于任何位置使用； 过充电没有气体析出。
2.镍镉电池密封的可能性
镍镉电池是首先实现密封的一种电池， 具有以下优点： 1）镉在贮存期间无氢气产生，另一方 面，氢在Cd电极上析出超电势比较大， 控制适当的充电电流，在Cd电极上不 会产生氢气。
四、氧化镍电极
氧化镍电极的一个特点：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 +2H2O→Ni(OH)2+OH－
此时电极电势有所下降，电极容量有 所损失。
1、放电过程
NiOOH→ Ni(OH)2 液体：H2O → H+(固)+OH-(液) 固体： Ni3+ → Ni2+ -e
五、Cd负极的工作原理
负极活性物质为海绵状Cd，放电中止 产物为Cd(OH)2。
Cd+2 OH-→Cd(OH)2+2e
在钝化电位以下，沉积在电覆表面
上的Cd(OH)2：呈疏松多孔状，不妨碍 溶液中OH-离子连续向电极表面扩散。 因此，电级反应速度不会受到明显影 响，镉电极的放电深度较大，活性物 质利用率较高。
第五章 镍镉电池
一gner)发 明了镉镍电池。
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 在有穿孔的镀镍钢带做成的壳子里）。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目的瓦尔塔 (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。
三、镍镉（NiCd)电池的成流反应
NiCd电池负极：Cd 正极： NiOOH三价镍的氢氧化物 负极反应：
Cd+2 OH-→Cd(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。
NiOOH成流反应机理：氧化镍电极在碱 性溶液中，充电态为NiOOH，放电态为 Ni(OH)2。
H+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。
如果充电电流不是很小，则电子的
迁移大于质子的扩散，表面质子浓度 降低，极限状况下，表面的质子浓度 为零。此时电极表面呈NiO2状态，电 流继续通过，溶液中的OH-进行放电， 析出氧气：4OH--4e →O2+2H2O 此时电极内部仍存在Ni(OH)2。
H+ +O2 - → OH-
2、氧化镍的晶型
α-Ni(OH)2、γ-NiOOH 密度差别大。 β－Ni(OH)2、 β－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β－Ni(OH)2,
β－NiOOH。
3.Ni(OH)2材料的制备 制备方法主要有三种： 化学沉淀结晶法 镍粉高压催化氧化法 金属镍电解沉淀法
1958年后我国镉镍电池工业蓬勃 发展，1990年前后生产工艺技术、生 产规模和研制水平再上新台阶，已实 现了镉镍电他的标准化、系列化生产。
一、NiCd电池历史 二、碱性电池概论 三、镍镉（NiCd)电池的工作原理 四、氧化镍电极 五、Cd负极的工作原理 六、密封NiCd电池 七、镍镉电池分类 八、镍镉电池的性能 九、镍镉电池制备工艺 十、镍镉电池的记忆效应
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)2↓+Na2SO4
以硫酸镍、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。
二、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：铁镍、镉镍、氢镍、 锌银 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（氧化镍电极）和氧化银电极。