镍氢电池设计与制造工艺课件.pptx

《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺第五章　镍氢电池设计与制造工艺彭文杰冶金与环境学院中南大学2013年《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺目录5.1 镍氢电池的工作原理、结构与特点5.2 镍氢电池关键电极材料设计与制造工艺5.3 镍氢电池设计与制造工艺《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺发明人Stanford OvshinskyStanford Ovshinsky可能并不是家喻户晓的名字，但确是改变历史的人，他发明的镍金属氢化物电池已经改变了我们的生活。在他50年的工作生涯中，共为美国提供了400多项技术专利，涵盖镍 Stanford Ovshinsky氢电池，氢燃料电池，和薄膜太阳能电池等各方面。1960年，斯坦福和他的妻子艾丽斯成立了能量转化设备公司（ECD），专门致力于开发能源相关的东西，而所有的产品都被关于Ovonics的标签。当然，在斯坦福所有的发明中，最优秀的莫过于镍氢反应电池。这是一款可用于为混合型汽车充电的便携电池，同时它也非常地环保。通用EV1汽车就采用了这种电池。《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池　氢镍电池使用氢氧化镍为正极活性物质，贮氢合金作负极活性物质，氢氧化钾水溶液作电解液，为绿色环保型电池。　镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。　氢镍电池采取恒电流充电方式充电，根据电池对电流的接受能力可采用不同的电流对电池充电，充电过程中无需对电池单体的电压进行限制，同时，可以实现快速充电。《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池　镍氢电池的设计源於镍镉电池，但在改善镍镉电池的记忆效应上，有极大的进展。其主要的改变，在以储氢合金取代负极原来使用之镉，因此镍氢电池说是材料革新的典型代表。　1982 年美国 OVONIC 公司请求储氢合金用於电极制造之专利,使得此一材料受到重视,继之为 1985 年荷兰飞利浦公司突破了储氢合金在充放电过程中容量衰减的问题，终使镍氢电池脱颖而出。目前在日本有 8 家以上镍氢电池制造厂，德国，美国，香港，台湾亦有镍氢电池生产,市场反应良好。而且镍氢电池所造成之污染，会比含有镉之镍镉电池小很多，因此，目前镍镉电池已逐渐被镍氢电池取代。《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池应用 民用通讯电源，各种便携式设备电源、电动工具、动力电源等。小型绿色电源，替代镉镍电池。电动工具矿灯《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池应用应急灯网标灯民用电信产品《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池应用动力电池《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢电池型号尺寸通常有A、AA、AAA、AAAA、AAAAA、SC、D、F等，民用电池5号为AA电池，7号为AAA电池，1号为D电池，2号为C电池。AA大，AAA小SC电池D型电池《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺镍氢各型号电池尺寸(圆柱型)与容量 系列光身直径标准高度(mm)尖头高度(mm)容量范围(mAh)AAAA8.2 40.0 　300以下AAA10.0 43.0 44.5-0.5700以下10.1 43.0 1000以下AA13.9 49.0 50.5-0.51500以下14.1 50.0 2500以下A16.5 50.0 　2500以下SC22.0 43.0 　3500以下C25.2 49.0 50.0-0.54500以下D32.2 60.0 61.5-0.59000以下F32.2 90.0 　13000以下电池高度可以根据客户的要求进行设计，直径一般不能更改。《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺5.1 镍氢电池的工作原理、结构与特点工作原理电解质主要为KOH作电解液（电解质7moL/L　KOH+15g/L　LiOH）充电时　正极反应：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e-　负极反应：M + H2O + e- → MH + OH-　总反应：M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH放电时　正极：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-　负极：MH + OH- → M + H2O + e-　总反应：MH + NiOOH → M + Ni(OH)2　以上式中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。最常用储氢合金为LaNi5。《化学电源设计与制造工艺学》-第五章　镍氢电池设计与制造工艺5