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    簡析鎳氫電池的性能特點

    鉅大LARGE  |  點擊量:2752次  |  2020年12月11日  

    鎳氫電池的性能特點


    Mh-ni電池具有能量密度高、無記憶效應、耐過充過放能力強、無污染等特點。它們被稱為綠色電池。Mh-ni電池性能一般是指電池的物理性能和電氣性能,包括充放電性能、溫度特性、循環壽命、自放電特性。


    1.mh-ni電池的充放電特性


    (1)鎳氫電池充電特性


    h-wi電池的充電曲線與cd-ni電池的充電曲線相似,但基底鎳電池在充電后期的充電電壓低于c-vi電池(圖1-5(a))。溫度和充電速率對充電電壓影響顯著,溫度高充電電壓低(見圖1-5(b))。充電速度快,充電電壓高。


    (a)mh-ni電池與cd-ni電池充電過程比較,充電電流:1C,20℃;


    (b)不同溫度下充電曲線,充電電流:0.3c;


    (c)20℃不同充電電流的充電曲線;


    (2)鎳氫電池的放電特性


    mh-ni電池的放電電壓與cd-ni電池相似,但放電容量幾乎是cd-ni電池的兩倍。電池的放電容量和電壓與放電速率、環境溫度等工作條件有關。一般情況下,放電速率越高,放電容量和電壓越低。如圖1至圖6所示。


    mh-ni電池的設計能力是有限的正極和負極的產量過剩,以保證從氧化合物反應生成的負電極正極充電期間,消除氧氣壓力,實現電池密封,保證電池的安全。為了實現電池質量指數、標稱容量指數,合理有效地利用電池內部空間,要使正負極具有一定的比容量,即質量比容量和體積比容量。關于AA電池,一般要求負極容量大于1500mAh,正極容量大于1050mAh。要實現這一指標,要負極儲氫材料具有合理的組成、較高的能量和良好的組裝工藝。


    2.溫度特性


    不同環境溫度下電池電壓和充電能力曲線。可以看出,在不同的環境溫度下,當充電容量接近公稱容量的75%時,由于陽極板出現的氧氣,電池電壓升高。當充電容量達到額定容量的100%時,電池電壓達到最大值。隨后,由于電池的自熱,電池電壓降低。其原因是電池電壓的溫度系數為負。由于充電效率取決于溫度,電池的放電容量在較高的溫度下下降。


    雖然放電倍增器相同,但放電電壓不同(見圖1-7(a))。隨著放電倍增器的增大,溫度對放電容量的影響越來越顯著,尤其是在低溫時放電容量降低。


    3.自放電特性


    mh-ni電池的自放電比cd-vi電池的自放電大。圖1-8展示了mh-ni電池的自放電特性。造成電池自放電的因素很多,其中儲氫合金成分、使用溫度和電池組裝技術是重要因素。溫度越高,自放電越大。


    儲氫合金的氫平臺壓力大,吸收的氫容易從合金中逸出,導致電池自放電。因此,儲氫合金的氫平臺壓力要求在10*~0.1mpa之間。


    膜片選擇不當,組裝不合理,合金粉末在循環中的損失,微枝晶的形成會導致自放電,甚至導致電池短路。


    氫鎳電池自放電引起的容量損失是可逆的。長時間儲存的氫鎳電池,經過三次小電流充放電后,可恢復電池容量。


    4.循環壽命


    電池容量與mh-ni電池循環次數的關系。


    在密封的mh-ni電池中,充放電周期的容量降低過程包括以下步驟:


    在過充過程中,陽極析出的大部分氧與陰極合金吸收的氫發生反應。但合金粉末表面的一些氧與堿性溶液接觸后,將稀土金屬氧化為Ln(OH):(Ln稀土金屬)。


    在充放電過程中,在合金粉末表面形成Ln(OH);新增,會使合金吸收較少的氫。所以,電池中氫氣的分壓會逐漸新增氣體的總內壓。


    當電池內部壓力高于密封排氣口的固定壓力時,就會發生氣體泄漏,


    隨著電解質數量的減少,內部阻抗增大,容量減小。因此,要提高電池的循環壽命,除了提高電極的性能外,還要改善電池的裝配過程。

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