3.5鎳氫電池工作原理 (1)課件講解

2020鎳氫電池結(jié)構(gòu)及原理趙海蘭1.堿性電池1）鎳-鎘(Ni-Cd)電池鎳-鎘電池是以羥基氫氧化鎳為正極，金屬鎘為負(fù)極，水溶性氧化鉀溶液為電解質(zhì)，在鎳-鎘電池充電和放電的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，電解液基本上不會(huì)被消耗。為了提高壽命和改善高溫性能，通常在電解液中加入氧化鋰。鎳-鎘電池的特點(diǎn)：快速充電，比能量高，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)。裝備鎳-鎘電池的廠商：克萊斯勒、標(biāo)致、雪鐵龍、日產(chǎn)等。鎳-鎘電池的每個(gè)單體電池都是由正極板、負(fù)極板和裝在正極板和負(fù)極板之間的隔板組成。將單體電池按不同的組合裝置在不同塑料外殼中，可得到所需要的不同電壓和不同容量的鎳-鎘電池總成（電池組），市場(chǎng)上有多種不同型號(hào)規(guī)格的鎳-鎘電池總成可供選擇。在灌裝電解液并經(jīng)過(guò)充電后，就可以從電池的接線柱上引出電流。③鎳鎘電池的特點(diǎn)。鎳鎘電池的工作電壓較低，單體電池的標(biāo)稱(chēng)電壓為1.2V，比能量為55W·h/kg，比功率可以超過(guò)225W/kg，循環(huán)使用壽命2000次以上。可以進(jìn)行快速充電，充電15min可恢復(fù)50%的容量，充電1h可恢復(fù)100%的容量，但一般情況下完全充電需要6h。深放電達(dá)100%，自放電率低于0.5%/天。可以在-40~80℃的環(huán)境溫度條件下正常工作。快速充電能力強(qiáng)，充電18min即可從40%達(dá)到80%容量。鎳-鎘電池有記憶效應(yīng)，鎳-鎘電池中采用的鎘(Cd)是一種有害的重金屬，在電池報(bào)廢后必須進(jìn)行有效回收，這在國(guó)外已能實(shí)現(xiàn)。鎳-鎘電池的成本約為鉛酸電池的4~5倍，初始購(gòu)置費(fèi)用較高，但鎳-鎘電池的比能量和循環(huán)使用壽命，都大大地高于鉛酸電池，因此，在電動(dòng)汽車(chē)實(shí)際使用時(shí)，總的費(fèi)用不會(huì)超過(guò)鉛酸電池的費(fèi)用。由于鎳-鎘電池使用性能比鉛酸電池好，在混合動(dòng)力汽車(chē)上得到廣泛使用。2、鎳氫電池的結(jié)構(gòu)鎳氫電池主要由正極、負(fù)極、極板、隔板、電解液等組成。鎳氫電池正極是活性物質(zhì)氫氧化鎳，負(fù)極是儲(chǔ)氫合金，用氫氧化鉀作為電解質(zhì)，在正負(fù)極之間有隔膜，共同組成鎳氫單體電池。在金屬鉑的催化作用下，完成充電和放電的可逆反應(yīng)。鎳氫電池正極：氫氧化鎳負(fù)極：儲(chǔ)氫合金具有高比能量、高功率、適合大電流放電分類(lèi)外形方形鎳氫電池圓形鎳氫電池。1-電池盒（-）2-絕緣襯墊3-蓋帽（+）4-安全排氣口5-封盤(pán)6-絕緣圈7-負(fù)極8-隔膜9-正極10-絕緣體充電時(shí)正、負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)為:Ni(OH)2一e-+OH-====NiOOH+H202MH+2e—====2M—+H2放電時(shí)正、負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)為

NiOOH+H20+e一====Ni(OH)2+OH—2M+H2====2MH+2e—

當(dāng)鎳氫電池以標(biāo)準(zhǔn)電流放電時(shí)，平均工作電壓為1.2V。當(dāng)電池以8C率放電時(shí)，端電壓降至1.1V時(shí)，則認(rèn)為放電已完成。電壓1.1V稱(chēng)為8C率放電時(shí)的放電終止電壓(0.6-0.8V)。3、鎳氫電池的工作原理

(1)比功率高。目前商業(yè)化的鎳氫功率型電池能做到1350W／kg。

(2)循環(huán)次數(shù)多。目前應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上的鎳氫電池，80％放電深度(DOD)循環(huán)可以達(dá)1000次以上，為鉛酸蓄電池的3倍以上，100％DOD循環(huán)壽命也在500次以上，在混合動(dòng)力汽車(chē)中可使用5年以上。

(3)無(wú)污染。鎳氫電池不含鉛、鎘等對(duì)人體有害的金屬，為21-世紀(jì)“綠色環(huán)保電源”。(4)耐過(guò)充過(guò)放。(5)無(wú)記憶效應(yīng)。

(6)使用溫度范圍寬。正常使用溫度范圍一30—55℃；儲(chǔ)存溫度