镍镉镍氢电池的原理及充电方法
电池知识大全

电池知识大全电池是一种能够将化学能转化为电能的装置,被广泛应用于各种电子设备、交通工具和能源储备系统中。
下面是关于电池的综合知识大全,涵盖了电池的种类、工作原理、应用领域以及相关的环保和安全问题。
一、电池的种类1. 干电池:干电池是一种不可充电的电池,内部使用干态电解质。
最常见的干电池包括碱性电池(如碱性锰电池)、锌碳电池和银氧化锌电池。
2. 镍镉电池(Ni-Cd电池):镍镉电池是一种可充电电池,由金属镍、金属镉和碱性电解液构成。
它具有较高的能量密度和较长的寿命,但含有有毒的重金属镉,对环境造成污染。
3. 镍氢电池(Ni-MH电池):镍氢电池是一种可充电电池,使用金属氢化物作为负极材料,金属镍作为正极材料,碱性电解液导电。
相较于镍镉电池,镍氢电池具有更高的能量密度和较少的环境污染。
4. 锂离子电池(Li-ion电池):锂离子电池是一种常见的可充电电池,使用锂离子在正负极之间的迁移实现电荷和放电。
它具有高能量密度、轻量化和无记忆效应等优点,在移动设备、电动汽车等领域得到广泛应用。
5. 钠离子电池(Na-ion电池):钠离子电池类似于锂离子电池,但使用钠离子作为电荷的传输媒介。
相较于锂离子电池,钠离子电池有较低的成本和更广泛的资源供应,但能量密度稍低。
6. 燃料电池:燃料电池将化学能直接转化为电能,通常使用氢气作为燃料和氧气作为氧化剂。
燃料电池具有高效率、无污染排放和可持续性等优点,适用于电动汽车和能源储备系统。
二、电池的工作原理电池的工作原理基于电化学反应。
它由两个电极(正极和负极)以及介于两者之间的电解质组成。
当电池连接外部电路时,化学反应发生,产生电流。
1. 非可充电电池工作原理:- 正极反应:正极材料中的化学物质氧化,释放出电子和金属离子。
例如,在碱性锰电池中,正极材料为二氧化锰(MnO2),反应为:MnO2 + H2O + e- → MnO(OH) + OH-- 负极反应:负极材料中的化学物质还原,吸收电子。
镍氢电池原理

高档的NI-MH充电器用的是-DELTAV检测电池电压来判断电池是否充满。电池充电时的电压曲线和放电时有点相似,开始时是比较快的上升,之后缓慢上升,等到充好的时候,电压又开始快速下降,只是下降的幅度不是很大。之前常用的镍镉电池也类似,只是下降的速度和幅度比NI-MH都大。而市场上最多的充电器(比较便宜的那种)常常用的就是衡压充电,比如老GP充电宝就是1.4V衡压,就是电池冲到1.4V时由于没有电压差了,充电就结束了。这样的结果,往往就是电池无法充满,特别是一些比较旧的电池,由于内阻增大,真正加在电池上的电压更低。而且这种充电器电流往往较小,充电往往要10多个小时。而用-DELTAV自动切断的充电器,由于能够准确地控制充电时间,因此可以比较可靠的使用大电流充电。大电流充电对于镍氢电池的损害并没有大家想象的利害,相反的时,现在DC的使用状况,更需要大电流充电。首先是时间问题,不用讲了。然后,镍氢电池有个特性,就是你充的电流越大,它能放出的电流也就越大,现在DC都是电老虎,电流都不小,因此相对来说使用相对来说较大的电流充电是个明智的选择,可以让电池放得更加干净。一般5号充电电流不能超过1.5C,C为电池容量,就是1000MAH的电池,不要超过1.5A。我一般用0.5C进行充电(我的充电器可调电流)。放电方面,一般情况下,DC黑屏后拿去充就可以了,NI-MH记忆效应很小。不过在一段时间使用后,以及要平衡电池、激活电池的时候,要控制好电池放电的终止电压。NI-MH电池的终止电压为0.9V,放电的时候注意不要过放电,放到每节电池0.9V时就可以停止放电了。NI-MH电池没有镍镉电池强悍,对过充过放以及高温都比较敏感。充放电温度。一般来说,不要让电池的温度高于45度。电池充满的时候,电池会发热,大电流充满时温度应该为42度左右,不要超过45度,否则寿命会很快降低,电池内阻将会增大。还有,充电后电池温度较高,等冷却后才可对其充电,充电钱也要等电池冷却。长时间不用后重新使用,最好充放几遍重新激活电池。平时使用的时候要注意保持包装皮的完整,不能有破损,以免短路。不要摔打冲击电池,不要火烧等等 。
镍镉-镍氢电池的原理及充电方法

镍镉/镍氢电池的原理及充电方法一、镍镉/镍氢电池的发展1899年,Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中,首先使用了镍极板,几乎与此同时,Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。
遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多,因此实际应用受到了极大的限制。
后来,Jungner的镍镉电池经过几次重要改进,性能明显改善。
其中最重要的改进是在1932年,科学家在镍电池中开始使用了活性物质。
他们将活性物质放入多孔的镍极板中,然后再将镍极板装入金属壳内。
镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。
在这种电池中,化学反应产生的各种气体不用排出,可以在电池内部化合。
密封镍镉电池的研制成功,使镍镉电池的应用范围大大增加。
密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑,并且不需要维护,因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。
随着空间技术的发展,人们对电源的要求越来越高。
70年代中期,美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池,并且于1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上,镍氢电池与同体积镍镉电池相比,容量可提高一倍,而且没有重金属镉带来的污染问题。
它的工作电压与镍镉电池完全相同,工作寿命也大体相当,但它具有良好的过充电和过放电性能。
近年来,镍氢电池受到世界各国的重视,各种新技术层出不穷。
镍氢电池刚问世时,要使用高压容器储存氢气,后来人们采用金属氢化物来储存氢气,从而制成了低压甚至常压镍氢电池。
1992年,日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。
目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池,国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。
二、蓄电池参数蓄电池的五个主要参数为:电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。
电池的容量......1.小时..。
单元电池内活性物质....1A..的电流下放电..通常用Ah(...安时..).表示,1Ah...就是能在的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,因此,通常电池体积越大,容量越高.............。
镍氢电池知识大全

铅酸电池(Sealed)
电压:2V
使用寿命为:200~300次
放电温度为:0度~45度
充电温度为:0度~45度
备注:就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和最量是最大的。
AA、AAA都是说明电池型号的。
例如:
AA就是我们通常所说的5号电池,一般尺寸为:直径14mm,高度49mm;
AAA就是我们通常所说的7号电池,一般尺寸为:直径11mm,高度44mm。
以下是来自:电池直销网的补充
另附电池知识若干:
说说常见的“AAAA,AAA,AA,A,SC,C,D,N,F”这些型号
镍氢电池和镍镉电池外形上相似,而且镍氢电池的正极与镍镉电池也基本相同,都是以氢氧化镍为正极,主要区别在于镍镉电池负极板采用的是镉活性物质,而镍氢电池是以高能贮氢合金为负极,因此镍氢电池具有更大的能量。同时镍氢电池在电化学特性方面与镍镉电池亦基本相似,故镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造。
只有一个A表示型号的电池不常见,这一系列通常作电池组里面的电池芯,我经常给别人换老摄像机的镍镉,镍氢电池,几乎都是4/5A,或者4/5SC的电池芯。标准的A(平头)电池高度49.0±0.5mm,直径16.8±0.2mm。
其实上镍氢充电电池和锂离子充电电池的记忆效应是十分轻微的,并不值得我们去注意它。
(请注意看到这里时,就不要利用充电器的放电功能对镍氢充电电池和锂离子充电电池进行放电动作,尤其是锂离子充电电池,由于本身的材质因数,并不允许电池本身能够承受充电器的强制放电。如果你硬要对锂离子充电电池进行放电,最终将导致电池损坏。)另外,你使用需放电的镍镉充电电池,那么建议你,不论使用电池的次数是否频繁,最好每隔两、三个月左右就对镍镉充电电池进行一次充放电,这样可以确保镍镉充电电池的记忆效应对电池的影响减到最低状态。
镍氢电池的工作原理

镍氢电池的工作原理镍氢电池和同体积的镍镉电池相比,容量增加一倍,充放电循环寿命也较长,并且无记忆效应。
镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(0H)2(充电时),负极板的活性物质为H2 (放电时)和H20(充电时),电解液采用30%勺氢氧化钾溶液,充放电时的电化学反应如下:javascript:=picsize(this,600) border=0 dypop=" 按此在新窗口浏览图片">从方程式看岀:充电时,负极析岀氢气,贮存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH 和H2O放电时氢气在负极上被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。
过量充电时的电化学反应:按此在新窗口浏览图片">javascript:=picsize(this,600) border=0 dypop="从方程式看出,蓄电池过量充电时,正极板析出氧气,负极板析出氢气。
由于有催化剂的氢电极面积大,而且氢气能够随时扩散到氢电极表面,因此,氢气和氧气能够很容易在蓄电池内部再化合生成水,使容器内的气体压力保持不变,这种再化合的速率很快,可以使蓄电池内部氧气的浓度,不超过千分之几。
从以上各反应式可以看岀,镍氢电池的反应与镍镉电池相似,只是负极充放电过程中生成物不同,从后两个反应式可以看岀,镍氢电池也可以做成密封型结构。
镍氢电池的电解液多采用KOH水溶液,并加入少量的LiOHo隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。
为了防止充电过程后期电池内压过高,电池中装有防爆装置。
电池充电特性镍镉电池充电特性曲线如图1所示。
当恒定电流刚充入放完电的电池时,由于电池内阻产生压降,所以电池电压很快上升(A点)。
此后,电池开始接受电荷,电池电压以较低的速率持续上升。
在这个范围内(AB之间),电化学反应以一定的速率产生氧气,同时氧气也以同样的速率与氢气化合,因此,电池内部的温度和气体压力都很低。
铝壳锂电池知识

铝壳锂电池基础知识1.什么叫电池?电池(Batteries)是一种能量转化与储存的装置,它通过反应将化学能或物理能转化为电能。
电池即一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供离子传导作用的电解质中,当连接在某一外部负载上时,能通过转换其内部的化学能来提供电能。
2.镍镉电池的电化学原理是什么?镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍镉电池充电时,正极发生如下反应Ni(OH)2 + OH- →NiOOH + H2O+ e负极发生的反应:Cd(OH)2 + 2e →Cd + 2OH-总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→2NiOOH+ Cd+ 2H2O放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O +Cd→Ni(OH)2 + Cd(OH)2Cd + 2OH- + 2e→Cd(OH)2充电时,随着NiOOH的增大,Ni(OH)2的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压。
3.镍氢电池的电化学原理是什么?镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni的氢氧化物作为正极,储氢合金粉作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍氢电池充电时,正极发生反应如下:Ni(OH)2–e + OH-→NiOOH + H2O负极反应:M + 2H2O →MH + 2OH总反应为:Ni(OH)2 +M→NiOOH+ MH放电时,正极:NiOOH + H2O + e →Ni(OH)2 + OH-负极:MH + 2OH-→M + 2H2O +2e4.锂离子电池的电化学原理是什么?负极主要为C。
充电时锂离子电池正极主要成分为LiCoO2,,正极反应:LiCoO2→Li1-x CoO2 + xLi+ + xe-负极反应:C + xLi+ + xe- →CLix电池总反应:LiCoO2 + C→Li1-x CoO2 + CLix放电时发生上述反应的逆反应。
镍镉电池工作原理

镍镉电池工作原理镍镉电池是一种常见的可充电电池类型,广泛应用于各种便携式电子设备,如手持电话、笔记本电脑和移动设备。
了解镍镉电池的工作原理对于有效使用和维护电池具有重要意义。
本文将重点介绍镍镉电池的工作原理及其基本构造。
一、基本构造镍镉电池由正极(镍氢电极)、负极(镉电极)、电解质、隔膜和壳体组成。
镍氢电极由镍氢活性材料、镍集(连)体、导电剂和粘结剂组成。
镉电极由金属镉、镉集(连)体、导电剂和粘结剂组成。
二、电池的工作原理1. 放电过程当镍镉电池处于放电状态时,电解质中的OH-离子从负极(镉电极)向正极(镍氢电极)迁移。
同时,镍氢活性材料的NiOOH 与OH-离子反应,释放出电子和水。
电子通过外部负载流动,完成电池对外提供电能的过程。
镉电极反应方程:Cd + 2OH- -> Cd(OH)2 + 2e-镍氢电极反应方程:NiOOH + H2O + e- -> Ni(OH)2 + OH-2. 充电过程当镍镉电池处于充电状态时,电子从外部电源流向电池,通过外部电源施加的电压和环境温度的影响,电解质中的OH-离子从正极(镍氢电极)向负极(镉电极)迁移。
同时,镉电极上的金属镉与OH-离子反应形成金属镉和水,而镍氢电极则将电子和水还原为镍氢活性材料。
镉电极反应方程:Cd(OH)2 + 2e- -> Cd + 2OH-镍氢电极反应方程:Ni(OH)2 + OH- -> NiOOH + H2O + e-3. 超过充电和过放电超过充电和过放电是镍镉电池常见的问题,可能会影响电池寿命和性能。
超过充电是指在充电过程中,电池电压超过其标称电压,这会导致电化学反应过度,加剧正极中的氢气和负极中的氧气释放。
而过放电则是指在放电过程中,电池连续放电至电压低于其标准电压,导致电池容量衰减。
三、总结镍镉电池是一种可重复充电的电池类型,其工作原理基于镍氢和镉活性材料之间的化学反应。
在放电过程中,镍氢电极的NiOOH 与OH-反应释放出电子和水,负极的Cd与OH-反应形成Cd(OH)2。
镍氢电池原理

一、镍氢电池原理镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极),负极活性物质为金属氧化物,也称贮氢合金(电极称贮氢电极),电解液为6N氢氧化钾,在电池充放电过程中的电池反应为:氧化电极上:NIOOH+H2o+e ==== Ni(OH)2+OH。
贮氢电极上:MH十oH-e ===== M+H2O电池总反应:MH + NiOOH ==== M+Ni(OH),其中,M表示贮氢合金材料。
电池的开路电压为:1.2V~1.3V、因贮氢材料和制备工艺不同而有所不同。
过充电时,两极上的反应为:氧化镍电极上: 4OH-4e一2H2O十O2贮氢电极上; 2H2O+O2+4e一4OH电池过充电时的总反应:O电池在设计中一般采米用负极过量的办法,氧化镍电极全充电态时产生氧气,经过扩散在负极重新化合成水,这样,既保持了电池内压的恒定,同时义使电解液浓度不致发生巨人变化。
当电池过放电时,电极反应为:氧化镍电极上:2H2O+2e H2+2OH贮氢电极上;H2+2OH-2e 2H2O电池过放电时的总反应:O虽然过放电时,电池总反应的净结果为零,但要出现反极现象。
由于在正极上产生的氢气会在负极上新化合,同样也保持了体系的稳定。
另外,负极活性物质氢以氢原子态能以相当高的密度吸附干贮氢合金中,在这样的电极上,吸放氢反应能平稳地进行,放电性能较镉-镍电池而言得以提高。
二、组成与结构如上所述,镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极),负极活性物质为金属氢化物,也称贮氢合金(电极称贮氢电极),电解液为6N氢氧化钾。
由活性物质构成电极极片的工艺方式主要有饶结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式、嵌渗式等工艺方式,不同工艺制备的电极在容量、大电流放电性能上存在较大差异,一股依据使用条件的不同,采用不同的工艺构成电池。
通讯等民用电池人多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。
常见的圆柱型镍氢电池组成与结构如图1所示。
图1、圆柱密封镍氢电池结构示意图三、性能与技术要求镍金属氢化物电池是由贮氢合金负极,镍正极,氢氧化钾电解液以及隔板等组成的可充电电池,它与镍镉电池的本质区别只是在于负极材料的不问。
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镍镉/镍氢电池的原理及充电方法镍镉/镍氢电池的发展1899年,Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中,首先使用了镍极板,几乎与此同时,Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。
遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多,因此实际应用受到了极大的限制。
后来,Jungner的镍镉电池经过几次重要改进,性能明显改善。
其中最重要的改进是在1932年,科学家在镍电池中开始使用了活性物质。
他们将活性物质放入多孔的镍极板中,然后再将镍极板装入金属壳内。
镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。
在这种电池中,化学反应产生的各种气体不用排出,可以在电池内部化合。
密封镍镉电池的研制成功,使镍镉电池的应用范围大大增加。
密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑,并且不需要维护,因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。
随着空间技术的发展,人们对电源的要求越来越高。
70年代中期,美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池,并且于1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上,镍氢电池与同体积镍镉电池相比,容量可提高一倍,而且没有重金属镉带来的污染问题。
它的工作电压与镍镉电池完全相同,工作寿命也大体相当,但它具有良好的过充电和过放电性能。
近年来,镍氢电池受到世界各国的重视,各种新技术层出不穷。
镍氢电池刚问世时,要使用高压容器储存氢气,后来人们采用金属氢化物来储存氢气,从而制成了低压甚至常压镍氢电池。
1992年,日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。
目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池,国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。
蓄电池参数蓄电池的五个主要参数为:电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。
电池的容量通常用Ah(安时)表示,1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。
单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,因此,通常电池体积越大,容量越高。
与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。
蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示,C为蓄电池的额定容量。
例如,用2A电流对1Ah电池充电,充电速率就是2C;同样地,用2A电流对500mAh电池充电,充电速率就是4C。
电池刚出厂时,正负极之间的电势差称为电池的标称电压。
标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。
当环境温度、使用时间和工作状态变化时,单元电池的输出电压略有变化,此外,电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。
单元镍镉电池的标称电压约为1.3V(但一般认为是1.25V),单元镍氢电池的标称电压为1.25V。
电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。
在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但是,离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。
蓄电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电,蓄电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。
镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V,镍氢电池的充电终止电压为1.5V。
表1-1 镍镉电池不同放电率时的放电终止电压放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。
如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电,电池两端电压会迅速下降,形成深度放电,这样,极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复,从而影响电池的寿命。
放电终止电压和放电率有关。
镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列,镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V。
镍镉蓄电池的工作原理镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物,负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉,电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
当环境温度较高时,使用密度为1.17~1.19(15℃时)的氢氧化钠溶液。
当环境温度较低时,使用密度为1.19~1.21(15℃时)的氢氧化钾溶液。
在-15℃以下时,使用密度为1.25~1.27(15℃时)的氢氧化钾溶液。
为兼顾低温性能和荷电保持能力,密封镍镉蓄电池采用密度为1.40(15℃时)的氢氧化钾溶液。
为了增加蓄电池的容量和循环寿命,通常在电解液中加入少量的氢氧化锂(大约每升电解液加15~20g)。
镍镉蓄电池充电后,正极板上的活性物质变为氢氧化镍〔NiOOH〕,负极板上的活性物质变为金属镉;镍镉电池放电后,正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍,负极板上的活性物质变为氢氧化镉。
1.放电过程中的电化学反应(1)负极反应负极上的镉失去两个电子后变成二价镉离子Cd2+,然后立即与溶液中的两个氢氧根离子OH-结合生成氢氧化镉Cd(OH)2,沉积到负极板上。
(2)正极反应正极板上的活性物质是氢氧化镍(NiOOH)晶体。
镍为正三价离子(Ni3+),晶格中每两个镍离子可从外电路获得负极转移出的两个电子,生成两个二价离子2Ni2+。
与此同时,溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板,与晶格上的两个氧负离子结合,生成两个氢氧根离子,然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起,与两个二价镍离子生成两个氢氧化亚镍晶体。
将以上两式相加,即得镍镉蓄电池放电时的总反应:2.充电过程中的化学反应充电时,将蓄电池的正、负极分别与充电机的正极和负极相连,电池内部发生与放电时完全相反的电化学反应,即负极发生还原反应,正极发生氧化反应。
(1)负极反应充电时负极板上的氢氧化镉,先电离成镉离子和氢氧根离子,然后镉离子从外电路获得电子,生成镉原子附着在极板上,而氢氧根离子进入溶液参与正极反应:(2) 正极反应在外电源的作用下,正极板上的氢氧化亚镍晶格中,两个二价镍离子各失去一个电子生成三价镍离子,同时,晶格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子,将氧负离子留在晶格上,释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合,生成水分子。
然后,两个三价镍离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合,生成两个氢氧化镍晶体:将以上两式相加,即得镍镉蓄电池充电时的电化学反应:蓄电池充电终了时,充电电流将使电池内发生分解水的反应,在正、负极板上将分别有大量氧气和氢气析出,其电化学反应如下:从上述电极反应可以看出,氢摒化钠或氢氧化钾并不直接参与反应,只起导电作用。
从电池反应来看,充电过程中生成水分子,放电过程中消耗水分子,因此充、放电过程中电解液浓度变化很小,不能用密度计检测充放电程度。
3. 端电压充足电后,立即断开充电电路,镍镉蓄电池的电动势可达1.5V左右,但很快就下降到1.31-1.36V。
镍镉蓄电池的端电压随充放电过程而变化,可用下式表示:U充=E充+I充R内U放=E放-I放R内从上式可以看出,充电时,电池的端电压比放电时高,而且充电电流越大,端电压越高;放电电流越大,端电压越低。
当镍镉蓄电池以标准放电电流放电时,平均工作电压为1.2V。
采用8h率放电时,蓄电池的端电压下降到1.1V后,电池即放完电。
4. 容量和影响容量的主要因素蓄电池充足电后,在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,电池放出的总容量称为电池的额定容量,容量Q用放电电流与放电时间的乘积来表示,表示式如下:Q=I·t(Ah)镍镉蓄电池容量与下列因素有关:①活性物质的数量;②放电率;③电解液。
放电电流直接影响放电终止电压。
在规定的放电终止电压下,放电电流越大,蓄电池的容量越小。
使用不同成分的电解液,对蓄电池的容量和寿命有一定的影响。
通常,在高温环境下,为了提高电池容量,常在电解液中添加少量氢氧化锂,组成混合溶液。
实验证明:每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂,在常温下,容量可提高4%~5%,在40℃时,容量可提高20%。
然而,电解液中锂离子的含量过多,不仅使电解液的电阻增大,还会使残留在正极板上的锂离子(Li+)慢慢渗入晶格内部,对正极的化学变化产生有害影响。
电解液的温度对蓄电池的容量影响较大。
这是因为随着电解液温度升高,极板活性物质的化学反应也逐步改善。
电解液中的有害杂质越多,蓄电池的容量越小。
主要的有害杂质是碳酸盐和硫酸盐。
它们能使电解液的电阻增大,并且低温时容易结晶,堵塞极板微孔,使蓄电池容量显著下降。
此外,碳酸根离子还能与负极板作用,生成碳酸镉附着在负极板表面上,从而引起导电不良,使蓄电池内阻增大,容量下降。
5. 内阻镍镉蓄电池的内阻与电解液的导电率、极板结构及其面积有关,而电解液的导电率又与密度和温度有关。
电池的内阻主要由电解液的电阻决定。
氢氧化钾和氢氧化钠溶液的电阻系数随密度而变。
18℃时氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液的电阻系数最小。
通常镍镉蓄电池的内阻可用下式计算:6. 效率与寿命在正常使用的条件下,镍镉电池的容量效率ηAh为67%-75%,电能效率ηWh为55%~65%,循环寿命约为2000次。
容量效率ηAh和电能效率ηWh计算公式如下:(U充和U放应取平均电压)7. 记忆效应镍镉电池使用过程中,如果电量没有全部放完就开始充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。
比如,镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电,充足电后,该电池也只能放出80%的电量,这种现象称为记忆效应。
电池全部放完电后,极板上的结晶体很小。
电池部分放电后,氢氧化亚镍没有完全变为氢氧化镍,剩余的氢氧化亚镍将结合在一起,形成较大的结晶体。
结晶体变大是镍镉电池产生记忆效应的主要原因。
镍氢电池的工作原理镍氢电池和同体积的镍镉电池相比,容量增加一倍,充放电循环寿命也较长,并且无记忆效应。
镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物质为H2(放电时)和H2O(充电时),电解液采用30%的氢氧化钾溶液,充放电时的电化学反应如下:从方程式看出:充电时,负极析出氢气,贮存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H2O;放电时氢气在负极上被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。
过量充电时的电化学反应:从方程式看出,蓄电池过量充电时,正极板析出氧气,负极板析出氢气。
由于有催化剂的氢电极面积大,而且氢气能够随时扩散到氢电极表面,因此,氢气和氧气能够很容易在蓄电池内部再化合生成水,使容器内的气体压力保持不变,这种再化合的速率很快,可以使蓄电池内部氧气的浓度,不超过千分之几。
从以上各反应式可以看出,镍氢电池的反应与镍镉电池相似,只是负极充放电过程中生成物不同,从后两个反应式可以看出,镍氢电池也可以做成密封型结构。
镍氢电池的电解液多采用KOH水溶液,并加入少量的LiOH。
隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。
为了防止充电过程后期电池内压过高,电池中装有防爆装置。
电池充电特性镍镉电池充电特性曲线如图1所示。
当恒定电流刚充入放完电的电池时,由于电池内阻产生压降,所以电池电压很快上升(A点)。
此后,电池开始接受电荷,电池电压以较低的速率持续上升。