镍镉镍氢电池的性能及应用前景

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1、鎳镉/鎳氢电池一、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，lAh就是能在1A的电流下放电1小时。单元屯池内活性物质的数量决定单元电池含冇的电荷量，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蕎电池的充电电流。當电池的充电电流通常用充电速率C表示，C为幫屯池的额定容量。例如，用2A电流对lAh电池充电，充电速率就是2C；同样地，用2A电流对500mAh电池

2、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屯极屯位和内部屯解液的浓度决定。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。单元镰镉电池的标称电压约为1.3V（但一般认为是1.25V）,单元探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了流的阻抗。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

3、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。锌镉电池的充电终止电压为1・75~1・8V,镰氢电池的充电终止电压为1.5V。放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。如杲电压低于放电终止电压后蕎电池继续放电，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。镰镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列，鎳氢电池的放电终止电压一般规定为lVo二、葆镉蓄电池的工作

4、原理鎳镉蓄电池的止极材料为氢氧化亚鎳和石墨粉的混合物，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。当坏境温度较髙时，使用密度为1.17〜1.19（15°C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°C时）的氢氧化钾溶液。在-15°C以卜•时，使用密度为1.25~1・27（15°C时）的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力，密封银镉幫电池采用密度为1.40（15°C时）的氢氧化钾溶液。为了壇加幫电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量的

5、氢氧化锂（大约每升电解液加15~20g）。WW电池充电后，正极板上的活性物质变为氢氧化镰（NiOOH）,负极板上的活性物质变为金屈镉；镰镉电池放电后，止极板上的活性物质变为卷氧化亚牒，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0H-结合生成氢氧化镉Cd（0H）2,沉积到负极板上。（2）止极反应正极板上的活性物质是氢氧化鎳(NiOOH)品体。银为正三价离子(Ni3+),晶格屮每两个银离子可从

6、外电路获得负极转移出的两个电子，生成两个二价离子2Ni2+o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，然后与品格上原有的两个氢氧根离子一起，与两个二价银离子生成两个氢氧化亚银晶体。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吋完全相反的电化学反应，即负极发生述原反应，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，先屯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

7、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鎳晶格屮，两个二价银离子各失去一个电子生成三价银离子，同时，晶格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子，将氧负离子留在品格上，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，两个三价鎳离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合，生成两个氢氧化银晶体。蓄电池充电终了时，充屯屯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。氢摒化钠或氢氧化钾并不直接参与反应，只起导电

8、作用。从电池反应來看，充电过程中生成水分子，放屯过程中消耗水分子，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，鎳镉蓄电池的电动势可达1.5V左右，但很快就下降到1.31T.36V。银镉幫电池的端电压随充放电过程而变化，口J用下式表示：U充二E充+1充R内U放二E放-1放R内从上式可以看出，充电时，电池的端屯压比放电时高，而且充电电流越大，端电压越高；放电电流越大，端电压越低。当银镉蓄电池以标准放电电流放电吋，平均工作电压为