碱性动力电池及其应用培训课件ppt(80张)
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碱性干电池培训讲义
第一章电池的发源所谓化学电源是指将化学能直接转化为电能的装置，相对于物理电源而言，也即我们常说的电池。
第二章基本概念2-1、化学电源的组成：、化学电源由电极、电解质、隔膜和外壳组成：：（我厂的电池的结构图间附表1）2-1-1、化学电源由电极、电解质、隔膜和外壳组成电极：电极包括正极和负极，其作用是参与成流反应和导电。
电解质：作用是保证两极间的离子导电，有时参加电极反应。
隔膜：作用是防止正负极直接接触而短路。
外壳：容器作用，对于Zn一MnO2于电池，负极本身是活性物质又是容器。
2-2化学电源工作原理：（一）Z n︳KO H︳MnO2（+）电池的活性物质是二氧化锰和锌，在空间是分隔开的，二者都与KOH的水溶液相接触。
电解液含有阳离子、阴离子，是一种离子导体，但并不具有电子导电性。
当锌电极与电解质接触时，金属锌将自发地转入溶液中，发生锌的氧化反应。
锌电极上的Zn2+转入溶液后，将电子留在金属上，结果，锌电极带负电荷。
它将吸引溶液中的正电荷，在两相间产生电位差，这个电位差阻滞Zn2+继续转入溶液，同时促使Zn2+返回锌电极，结果形成了锌电极带负电荷，溶液一侧带正电荷的离子双电层。
二氧化锰电极存在类似情况，只是电极带正电荷，溶液一侧带负电荷。
在外电路接通之前，电极上都存在上述的动态平衡，一旦接通外电路，锌电极上的过剩电子流向二氧化锰电极，这就是电池成流反应。
2-3化学电源分类2-3-1、按电解质分可分为：a、碱性电池碱性水溶液如：碱锰电池、Cd-Ni电池b、酸性电池酸性水溶液如：铅酸电池c、中性电池中性水溶液如：干电池d、有机电解质电池有机电解质溶液如Li电池2-3-2、按工作性质和贮存方法可分为：a、原电池（一次电池）电池连续或间歇放电后，不能用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态，因此两极上的活性物质只能利用一次，如一次Zn一MnO2电池，Zn一HgO电池、Mg-MnO2电池。
b、蓄电池（二次电池）可以用充电的方式使活性物质恢复到初始状态，从而获得再生放电能力，充放电能够反复多次，循环使用，如Pb一PbO2蓄电池，Cd一Ni蓄电池，Zn一AgO蓄电池等。
碱性动力电池的结构、原理及应用 新能源汽车
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New Energy Vehicles
二、镍镉、镍氢电池的工作特性 4、镍氢电池特性
（3）容量特性
电池的实际容量受到理论容量的限制，但与实际放电机制和应用工况密切相关。在高倍率即大 电流放电条件下，电极的极化增强，内阻增大，放电电压下降很快，电池的能量效率降低，电池的 实际容量一般都低于额定容量。相应地，在低倍率放电条件下，放电电压下降缓慢．电池实际放出 的容量常常高于额定容量。镍氢电池的充电电流、搁置时间、放电终止电压和放电电流等均会对放 电容量产生影响。
镍氢动力电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性好等许多优异特性。与 铅酸蓄电池相比，镍氢蓄电池具有比能量高、重量轻、体积小、循环寿命长等特点；与镍镉电 池相比，其比能量是镍镉电池的两倍。另一大优点就是镍氢蓄电池不含镉、铅这类有毒金属。
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一、碱性电池的结构和储能原理 2、镍氢电池 （1）镍氢电池结构
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一、碱性电池的结构和储能原理 2、镍氢电池
镍氢(MH-Ni)电池是在Ni-Cd电池的基础上发展起来的，它的正极材料是氢氧化镍，负极则 是金属氢化物，即储氢合金（MH）。这里所谓的“储氢合金”是指具有很强“吸收”氢气能力 的金属镍，其单位体积储氢的密度可相当于储存1000个大气压的高压氢气。镍氢电池于1988年 进入实用化阶段，1990年在日本开始规模生产。
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。电化学反应如下： 正极反应式： Ni(OH )2 OH 充放电电 NiOOH H2O e 负极反应式： xH2O M xe 充放电电 xOH MHx
第4章-动力电池系统PPT优秀课件
负极活性物质
电解质
电池的组成部分
隔膜 外壳及导电栅
汇流柱
极柱
安全阀
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铅蓄电池的结构
图6-6 单体铅蓄电池的结构 1—单格电池 2—盖 3—负极接线柱 4—电解液加入口 5—外壳 6—电极连接板 7—负极板 8—隔板 9—正极板 10—沉淀物存储槽 11—外隔板 12—极板连接板
13—单格电池正极接线柱 14—单格电池负极接线柱 15—活性物质 3
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Manley Stanley Whittingham
1941年出生，于牛津大学BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968)学位，目前就职于宾汉姆顿大学。Dr. Whittingham是发明嵌入式锂离子电池重要人物，在与 Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又发现水热合成 法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸铁
（1）一般以电池单位容量或能量的成本表示。 （2）单位为：元/(A.h)或元/(kW.h)。
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13、放电制度：电池放电时所规定各项条件。
（1）放电电流：放电时电流的大小，通常用放电率表 示，即放电时的速率，有时率和倍率两种。 时率：以放电时间（h）表示的放电速率，即以一定 的放电电流放完额定容量所需的时间（h），常用C/n表 示。 倍率：在规定时间内放出其额定容量所输出的电流值。 数值上等于额定容量的倍数。如：3C放电。 （2）放电终止电压：放电时，电压下降到不宜再继续 放电的最低工作电压。
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几种蓄电池的种类及外形。
图2-11 蓄电池的类型
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4.1.2 动力电池的基本参数
1、端电压和电动势
（1）端电压：动力电池正极和负极之间的电位差。 （2）开路电压：没有负载情况下的端电压。 （3）负载电压：接上负载后处于放电状态下的电压。 又称工作电压。 （4）终止电压：电池充放电结束时的电压，分为充电 终止电压和放电终止电压。 （5）电动势（E）：组成电池的两个电极的平衡电极 电位之差。
精选电动汽车动力电池培训课件
❖1911年，查尔斯·科特林(Charles Kettering)发明了 内燃机自动启动技术；1908年，福特汽车公司推 出了T型车，并开始大批量生产，内燃机汽车的成 本大幅度下降，1912年电动车售价1750美元，而 汽油车只要650美元。
❖ 1913年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流水线 ，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工作日每 隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线。内燃机汽车 进入了标准化、大批量生产阶段。亨利-福特以大
图片小贴士
❖ 1969年宝马生产的电动汽车
❖ 意大利为了降低空气污染，20世纪80年代末建立 了电动汽车车队，共投入52辆电动汽车试验，所 有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司生产 “熊猫一览 lef/ra”，载重量为1330kg，车速为 70km/h，续驶里程为100km，采用铅酸电池，或 改用镍镉电池车速可达100km/h ，续驶里程达 180km。
力的后轮驱动的子弹头型电动汽车，创造了时速 68mile (110km)的记录，并且续驶里程达到了约 290km。这也是世界上第一辆时速超过100公里的 汽车。
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❖ 卡米勒·杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车
图片小贴士
❖ 1900年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次充 电行驶180mile的最长里程纪录。
❖ 1901年爱迪生发明了Fe-Ni电池；
❖ 1984年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研制出 LaNi5储氢合金，并制备出MH-Ni电池。
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❖ 发明大王爱迪生和他的铁 镍电池
❖ 1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制 成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h ；
装了两台驱动电机 ，能以20mile/h的 速度行驶 25mile 。
❖ 1913年，福特(Ford)建立了内燃机汽车装配流水线 ，几乎使装配速度提高了8倍，最终使每工作日每 隔10秒钟就有一台T型车驶下生产线。内燃机汽车 进入了标准化、大批量生产阶段。亨利-福特以大
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❖ 1969年宝马生产的电动汽车
❖ 意大利为了降低空气污染，20世纪80年代末建立 了电动汽车车队，共投入52辆电动汽车试验，所 有车均用铅酸电池。1990年菲亚特汽车公司生产 “熊猫一览 lef/ra”，载重量为1330kg，车速为 70km/h，续驶里程为100km，采用铅酸电池，或 改用镍镉电池车速可达100km/h ，续驶里程达 180km。
力的后轮驱动的子弹头型电动汽车，创造了时速 68mile (110km)的记录，并且续驶里程达到了约 290km。这也是世界上第一辆时速超过100公里的 汽车。
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❖ 卡米勒·杰纳茨驾驶的子弹头型电动汽车
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❖ 1900年，BGS公司生产的电动汽车创造了单次充 电行驶180mile的最长里程纪录。
❖ 1901年爱迪生发明了Fe-Ni电池；
❖ 1984年波兰的飞利浦（Philips）公司成功研制出 LaNi5储氢合金，并制备出MH-Ni电池。
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❖ 发明大王爱迪生和他的铁 镍电池
❖ 1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制 成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h ；
装了两台驱动电机 ，能以20mile/h的 速度行驶 25mile 。
培训课件(动力电池)
为了提高电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池尽可能储存多的能量，但电动汽车又不 能太重，其安装电池的空间也有限，这就要求电池具有高的比能量；
（2）比功率大
为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力和负载行驶等方面能与燃油汽车相竞争，就要求电池具有 高的比功率；
（3）充放电效率高
电池中能量的循环必须经过充电—放电—充电的循环，高的充放电效率对保证整车效率具有至关 重要的作用；
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教师企业实践-新能源汽车（吉林国培班）
2.铅酸蓄电池的结构
铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成。
– 外壳：一般是塑料外壳如ABS，PP等，也 有外部再加钢壳的
– 正极：主要是红棕色氧化铅(PbO2) – 负极：主要是海绵状的金属铅(Pb) – 端子：铅或铜质，铜端子更常见 – 隔膜：AGM或胶体，吸附硫酸水溶液 – 安全阀：内部气体溢出通道，一般加防爆
（4）相对稳定性好
电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力系统使用 条件下能达到足够的充放电循环次数；
（5）使用成本低
除了降低电池的初始购买成本外，还要提高电池的使用寿命以延长其更换周期；
（6）安全性好
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教师企业实践-新能源汽车（吉林国培班）
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一种圆柱形锂离子电池的结构示意图
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锂离子电池主要组分常见材料
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（2）比功率大
为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力和负载行驶等方面能与燃油汽车相竞争，就要求电池具有 高的比功率；
（3）充放电效率高
电池中能量的循环必须经过充电—放电—充电的循环，高的充放电效率对保证整车效率具有至关 重要的作用；
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2.铅酸蓄电池的结构
铅酸蓄电池由正负极板、隔板、电解液、溢气阀、外壳等部分组成。
– 外壳：一般是塑料外壳如ABS，PP等，也 有外部再加钢壳的
– 正极：主要是红棕色氧化铅(PbO2) – 负极：主要是海绵状的金属铅(Pb) – 端子：铅或铜质，铜端子更常见 – 隔膜：AGM或胶体，吸附硫酸水溶液 – 安全阀：内部气体溢出通道，一般加防爆
（4）相对稳定性好
电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力系统使用 条件下能达到足够的充放电循环次数；
（5）使用成本低
除了降低电池的初始购买成本外，还要提高电池的使用寿命以延长其更换周期；
（6）安全性好
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一种圆柱形锂离子电池的结构示意图
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锂离子电池主要组分常见材料
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中职教育-《新能源汽车储能装置与管理系统》课件：模块4 碱性动力电池(钱锦武 主编 人民交通出版社).ppt
2020/5/5
镍氢电池
4.镍氢电池特性
（1）充电特性 镍氢电池常用恒流充电的方式进行充电，在充电过程中电池所 达到的最高电压是镍氢电池的一个重要特性。充电最高电压越 低，说明电池在充电过程中的极化就越小，电池的充电效率就 越高，电池的使用寿命就可能越长。
2020/5/5
镍氢电池
（2）放电特性
2020/5/5
电池的自放电主要是由电极材料、制造工艺、储 存条件等多方面因素决定的。 （7）循环寿命
镍氢电池的循环寿命受充放电湿度、温度和使用 方法的影响。
2020/5/5
碱性动力电池的应用
1.混合动力车方面
丰田第二代普锐斯镍氢蓄电池
2020/5/5
碱性动力电池的应用
本田Insight镍氢电池组
2020/5/5
下降到1.31-1.36V。 (2)容量和影响容量的主要因素 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。 (3)内阻 电池的内阻主要由电解液的电阻决定 (4)效率与寿命 在正常使用的条件下，镍镉电池的容量效率为67%-75%，电能效率为55%~65% ，循环寿命约为2000次。 (5)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。 (6)环境污染
2020/5/5
镍镉电池
（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。
2020/5/5
镍镉电池
3.镍镉蓄电池的特性
(1)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
镍氢电池
4.镍氢电池特性
（1）充电特性 镍氢电池常用恒流充电的方式进行充电，在充电过程中电池所 达到的最高电压是镍氢电池的一个重要特性。充电最高电压越 低，说明电池在充电过程中的极化就越小，电池的充电效率就 越高，电池的使用寿命就可能越长。
2020/5/5
镍氢电池
（2）放电特性
2020/5/5
电池的自放电主要是由电极材料、制造工艺、储 存条件等多方面因素决定的。 （7）循环寿命
镍氢电池的循环寿命受充放电湿度、温度和使用 方法的影响。
2020/5/5
碱性动力电池的应用
1.混合动力车方面
丰田第二代普锐斯镍氢蓄电池
2020/5/5
碱性动力电池的应用
本田Insight镍氢电池组
2020/5/5
下降到1.31-1.36V。 (2)容量和影响容量的主要因素 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。 (3)内阻 电池的内阻主要由电解液的电阻决定 (4)效率与寿命 在正常使用的条件下，镍镉电池的容量效率为67%-75%，电能效率为55%~65% ，循环寿命约为2000次。 (5)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。 (6)环境污染
2020/5/5
镍镉电池
（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。
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镍镉电池
3.镍镉蓄电池的特性
(1)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
动力电池基本概念、原理ppt精选课件
ppt精选版283锂电池组成原理正极构造limn2o4锰酸锂导电剂乙炔黑粘合剂pvdf集流体铝箔正极负极构造石墨导电剂乙炔黑粘合剂pvdf集流体铜箔负极ppt精选版29ppt精选版304充电过程电源给电池充电此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上正锂离子li从正极跳进电解液里爬过隔膜上弯弯曲曲的小洞游泳到达负极与早就跑过来的电子结合在一起
⑧理论容量：假设活性物质完全被利用，
蓄电池可释放的容量。
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7
3、电池能量（Wh） ①定义：指电池储存的能量的多少，用Wh 来表示
②公式：能量（Wh）＝额定电压（V）× 工作电流（A）×工作时间（h)。 ③举例：3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh， 3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。
• ②涓流充电：指以小于0.1C电流对电池充电， 一般在电池接近充满电时，迚行补充充电 时采用，若电池对充电时间没有严格要求 的话，建议采用涓流充电方式充电。
• ③浮充电：随时对蓄电池用恒压充电，使
其保持一定的荷电状编辑版态pppt。
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铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂电池
充电方式
恒流后恒 压
恒流
编辑版pppt
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6、放电倍率（A）
• ①定义：放电倍率是指在规定时间内放出 其额定容量（C）时所需要的电流值，它在 数值上等于电池额定容量的倍数。
• ②举例：以10Ah电池举例，以2A放电,则放 电倍率为0.2C，以20A放电,则放电倍率为2C。
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7、充电方式 ①CC/CV：CC即恒流，以固定的电流对电池 充电；CV即恒压，以固定的电压对电池充 电，充电电流会随着电池充满逐渐下降。
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⑧理论容量：假设活性物质完全被利用，
蓄电池可释放的容量。
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3、电池能量（Wh） ①定义：指电池储存的能量的多少，用Wh 来表示
②公式：能量（Wh）＝额定电压（V）× 工作电流（A）×工作时间（h)。 ③举例：3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh， 3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。
• ②涓流充电：指以小于0.1C电流对电池充电， 一般在电池接近充满电时，迚行补充充电 时采用，若电池对充电时间没有严格要求 的话，建议采用涓流充电方式充电。
• ③浮充电：随时对蓄电池用恒压充电，使
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铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂电池
充电方式
恒流后恒 压
恒流
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6、放电倍率（A）
• ①定义：放电倍率是指在规定时间内放出 其额定容量（C）时所需要的电流值，它在 数值上等于电池额定容量的倍数。
• ②举例：以10Ah电池举例，以2A放电,则放 电倍率为0.2C，以20A放电,则放电倍率为2C。
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7、充电方式 ①CC/CV：CC即恒流，以固定的电流对电池 充电；CV即恒压，以固定的电压对电池充 电，充电电流会随着电池充满逐渐下降。
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动力电池基础知识..课件
放电方式对电池性能的影响
不同的放电方式（如恒流放电、恒压放电等）会影响电池的放电效 率和寿命。
03
动力电池的构成与材料
动力电池的构成
电芯
动力电池的核心部分，负 责存储和释放电能。
电池管理系统
用于监控电池状态、控制 充放电过程，确保电池安 全运行。
冷却系统
用于保持电池在适宜的温 度范围内工作，确保电池 性能和寿命。
无人机需要轻量化的能源供应系统 ，动力电池具有高能量密度和轻量 化的特点，因此也是无人机的能源 供应方案之一。
02
动力电池的工作原理
电池的基本工作原理
电池是一种能量转换装置
01
电池能够将化学能、光能、热能等转换为电能，为各种电子设
备提供动力和隔膜组成，这些部分共同作
动力电池的材料
正极材料
电解液
如钴酸锂、三元材料等，决定了电池 的能量密度和性能。
作为正负极之间的传输介质，对电池 的离子导电性和安全性至关重要。
负极材料
如石墨、钛酸锂等，影响电池的充放 电性能和寿命。
动力电池的性能指标
01
02
03
04
能量密度
单位重量或体积内所存储的电 能，直接影响车辆的续航里程
无线充电技术为电动汽车充电提供了新的解决方案，可实现快速、方便 、自动化的充电，未来有望成为电动汽车充电的主流方式。
03
智能电池管理系统
智能电池管理系统能够实现电池的实时监测、控制和优化，提高电池的
安全性、寿命和性能，是未来动力电池发展的重要方向。
动力电池对环境的影响与可持续发展
减少碳排放
动力电池的使用能够减少燃油车的碳排放，从而降低空气污染和 全球温室效应。
。
不同的放电方式（如恒流放电、恒压放电等）会影响电池的放电效 率和寿命。
03
动力电池的构成与材料
动力电池的构成
电芯
动力电池的核心部分，负 责存储和释放电能。
电池管理系统
用于监控电池状态、控制 充放电过程，确保电池安 全运行。
冷却系统
用于保持电池在适宜的温 度范围内工作，确保电池 性能和寿命。
无人机需要轻量化的能源供应系统 ，动力电池具有高能量密度和轻量 化的特点，因此也是无人机的能源 供应方案之一。
02
动力电池的工作原理
电池的基本工作原理
电池是一种能量转换装置
01
电池能够将化学能、光能、热能等转换为电能，为各种电子设
备提供动力和隔膜组成，这些部分共同作
动力电池的材料
正极材料
电解液
如钴酸锂、三元材料等，决定了电池 的能量密度和性能。
作为正负极之间的传输介质，对电池 的离子导电性和安全性至关重要。
负极材料
如石墨、钛酸锂等，影响电池的充放 电性能和寿命。
动力电池的性能指标
01
02
03
04
能量密度
单位重量或体积内所存储的电 能，直接影响车辆的续航里程
无线充电技术为电动汽车充电提供了新的解决方案，可实现快速、方便 、自动化的充电，未来有望成为电动汽车充电的主流方式。
03
智能电池管理系统
智能电池管理系统能够实现电池的实时监测、控制和优化，提高电池的
安全性、寿命和性能，是未来动力电池发展的重要方向。
动力电池对环境的影响与可持续发展
减少碳排放
动力电池的使用能够减少燃油车的碳排放，从而降低空气污染和 全球温室效应。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 正极充放电反应为 NiOOH+H2O e 放 充电 电 Ni(OH)2 +OH
❖ 负极充放电反应为 Cd+2OH 2e 放 充电 电Cd(OH)2
❖ 电池总反应为 Cd+2NiOOH+2H2O 放 充电 电Cd(OH)2 +2Ni(OH)2
❖ (1)镍电极反应机理
❖ 镍电极充电时，首先是电极中Ni(OH)2颗粒表面 的Ni2+失去电子成为Ni3+，电子通过正极中的导 电网络和集流体向外电路转移；同时Ni(OH)2颗 粒表面晶格OH－中的H+通过界面双电层进入溶 液，与溶液中的OH－结合生成H2O。上述反应先 是发生在Ni(OH)2颗粒的表面层，使得表面层中 质子H+浓度降低，而颗粒内部仍保持较高浓度的 H+。由于浓度梯度，H+从颗粒内部向表面层扩 散。
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源 第7章 电动汽车电源管理系统
【引入】
❖ 碱性电池包含的电池类型广泛，现阶段在电动车 辆上应用最多的是镍氢电池。该种电池技术成熟 、比功率大、无记忆效应，是产业化生产的混合 动力电动汽车用动力电池的主体，也是至今量产 的电动汽车中应用量最大的电池种类。
碱性动力电池及其应用培训课件(ppt8 0页)
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❖ 随着电板电势不断升高，镉进一步氧化，生成 Cd(OH)3－进入溶液:
Cd OH吸附 2OH Cd(OH)3 2e
❖ 当界面溶液中Cd(OH)3－过饱和时，Cd(OH)2 就沉积析出:
Cd(OH)3 Cd(OH)2 OH
1.碱性动力电池的储能原理与结构
1 镍镉电池结构及储能原理 2 镍氢电池结构及储能原理
镍镉电池结构及储能原理
❖ 镍镉电池(Ni-Cd，Nickel—Cadmiun Battery)因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉 而得名。
图4-1镍镉电池结构示意图
❖ 镍镉蓄电池的正极材料为球形氢氧化镍，充电时 为NiOOH,放电时为Ni(OH)2。负极材料为海绵 状金属镉或氧化镉粉以及氧化铁粉，氧化铁粉的 作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，增加极板的 容量。电解液通常为氢氧化纳或氢氧化钾溶液， 为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解 液中加入少量的氢量的氢氧化锂（大约每升电解 液加15~20g）。
碱性动力电池及其应用培训课件(ppt8 0页)
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❖ 1.镍氢电池结构 ❖ 包括以镍的储氢合金为主要
材料的负极板、具有保液能 力和良好透气性的隔膜、碱 性电解液、金属壳体、具有 自动密封的安全阀及其他部 件。图示的圆柱形电池，采 用被隔膜相互隔离开的正、 负极板呈螺旋状卷绕在壳体 内，壳体用盖帽进行密封， 在壳体和盖帽之间用绝缘材 质的密封圈隔开。
4OH- 4e O2 2H2O
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❖ 因此,在充电过程中．镍电极上会有O2析出，但 这并不表示充电过程已全部完成。通常情况下， 在充电不久时镍电极就会开始析氧，这是镍电极 的一个特点。在极限情况下,表面层中生成的 NiO2并非以单独的结构存在于电极中，而是掺杂 在NiOOH晶格中。NiO2不稳定，会发生分解， 析出氧气。
❖ 生成的Cd(OH)2附着在电极表面上，形成疏松 多孔的Cd(OH)2，有利于溶液中的OH－继续向 电极内部扩散，使内部的海绵状镉也通过溶解沉 积过程转化为Cd(OH)2实现内部活性物质的放 电。
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镍氢电池结构及储能原理
2NiO2
+H2O
2NiOOH+
1 2
O2
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❖ (2)镉电极的反应机理 ❖ 镍镉电池的负极活性物质是海绵状金属镉，放电
产物是难溶于KOH溶液的Cd(OH)2。镉电极的 放电反应机理是溶解一沉积机理，放电时Cd被氧 化，生成Cd(OH)3－进入溶液，然后再形成 Cd(OH)2沉积在电极上。Cd(OH)3－在碱液中 的溶解度为9×10-5mol/L，该浓度可以使镉电 极具有较高的反应速率，这也是镍镉电池能够高 倍率放电的主要原因。 电极的放电机理为首先发 生OH－的吸附: Cd+OH Cd OH吸附 e
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❖ 目前，以储氢合金为负极材料的镍氢电池能满足 混合动力电动汽车所要求的高能量、高功率、长 寿命和足够宽的工作温度范围要求动力电动汽车 动力电池市场的主流产品，同时该类电池也已经 广泛地应用在电子工具、电动自行车等日常生活 用品上。
❖ 镍电极充电时，由于质子H+在NiOOH／ Ni(OH)2，颗粒中扩散系数小，颗粒表面的质子 浓度降低，在极限情况下会降低到零，这时表面 层中的NiOOH几乎全部转化为NiO2。电极电势 不断升高，反应如下:
NiOOH+OH NiO2 +H2O e
❖ 由于电极电势的升高，导致溶液中的OH-被氧化 ，发生如下反应:
❖ 本章将重点介绍镍氢电池的结构、工作原理、充 放电特性以及储氢合金的基本特性。
本章学习目标
❖ 1.掌握镍镉电池储能结构及原理 ❖ 2.掌握镍氢电池储能结构及原理 ❖ 3.掌握镍氢电池在电动汽车上的应用
第4章 碱性动力电池及其应用 1.碱性动力电池的储能原理与结构
2.碱性动力电池的性能及检测 3.碱性动力电池的应用
❖ 镍氢(MH-Ni)电池是在Ni-Cd电池的基础上发 展起来的，相对于镍镉电池，其最大的优点是环 境友好．不存在重金属污染。民用镍氢电池又是 以航天用高压镍氢电池为基础，由于高压镍氢电 池采用高压氢，而且还需要用贵金属作催化剂， 这就很难为民用所接受。自20世纪70年代中期 ，研究者开始探索民用的低压氢镍电池。镍氢电 池于1988年进入实用化阶段，1990年在日本 开始规模生产。