镍氢电池技术培训资料.doc

一镍氢镍氢电池原理 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： 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 — 2H2O十O2 贮氢电极上； 2H2O+O2+4e —4 OH` 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、 HYPERLINK /ziliao/zcjg.htm 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所示。 三、 HYPERLINK /ziliao/xingneng.htm 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。这种电池的电压和镍镉电池完全相同，为1 2伏。它可以直接用在使用镍镉电池有器械件上。镍氢电池的设想在七十年代开始有人提及，大量的研究集中在九十年代，工业化生产从20世纪最后10年的初期开始。作为负极材料的贮氢合金是由A和B两种金属形成的合金，其中A金属(La，Ti，Zr等)可以大量吸进氢气，形成稳定的氢化物。而B金属(Ni,Co,Fe,Mn等)不能形成稳定的氢化物，但氢很容易在其中移动。也就是说，A金属控制着氢的吸藏量，而B金属控制着吸放氢气的可逆性。按照合金的晶体结构，贮氢合金可分为AB5型、AB2型、AB型、固溶体型等，其中主要使用稀土金属的是AB5型合金。 AB5型贮氢合金主要由铜镧糸元素和镍组成，同时少量添加铝，锰，钴等。不是所有的贮氢合金都能作镍氢电池的负极材料。日本生产镍金属氢化物电池主要是用稀土金属和混合稀土金属作负极，生产的电池占全世界该种电池产最的90％以上，美国主要使用钛银基合金作负极，生产的电池约占全世界产量的5％，生产公司有奥芬尼克和杜拉塞乐等几个公司。 1．镍金属氢化物电池的优越性。 Ni-MH电池具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可兔维护、使用安全等特点，被称为绿色电池。该种电池同镍锅电池相比，性能指标普遍高于镍镉电池；Ni-MH电池的比能量是镍镉电池的1.5—2倍。电流充放电时，无记忆效应、低温特性好、综合性能优于镍镉电池，同时镍镉电池废电池处理复杂，在能源紧张，环境污染严重的今天，Ni—MH电池显示出广阔的应用前景。因为极镍电极同镍镉电池完全一样，所以凡是能使用镍镉电池的电器都可以使用镍金属氢化电池；它无毒，利于环保且综合性能优于镍镉电池，它也不会象锂高子电池那样遇潮易爆炸。因此，近五年来生产发展速度远高于镍镉电池。 2，镍金属氢化物电池水平现状 镍金属氢化物电池与镍镉电池相同点是电压一样。不同点是自放电率约高。其它各项性能指标有高有低，有些高于镍镉电池，有些低于锂离子电池。表 1 详细列出了日本镍金属氢化物电池的性能水平现状。 日本小型贮氢电池性能水平现状 性能参数 ??????????镉／镍电池????? ?????镍金属氢化物电池 放电电压 (V) ???????1.—1.0 ????????????1.2—1.0 重量比能量(WH/Kg) ???50一60????????????? 60—80 体积比能量 (WH/|) ??140一180 ???????????240—300 价格 ($／次)???????? 0.