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      鎳氫電池和鋰電池的區別嗎

      作者:????來源:????發布時間:2019-08-23 14:25????瀏覽量:

      可充電主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。目前使用的鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(Li-Ion)電池都是堿性電池。

       

      鉛酸電池閥控式免維護鉛酸電池的基本結構如圖1所示。它由正負極板、隔板、電解液、安全閥、氣塞、外殼等部分組成。正極板上的活性物質是二氧化鉛(PbO2),負極板上的活性物質為海綿狀純鉛(Pb)。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成。電池槽中裝入一定密度的電解液后,由于電化學反應,正、負極板間會產生約為2.1V的電動勢。

       

      新鉛酸電池初次使用時,必須先充滿電。如采用0.1C充電速率充電,大約需要55~75小時。蓄電池正常使用放完電后,應立即充電。通常采用的方法有:(1)分級定流充電法;(2)低壓恒壓充電法(帶負載充電);(3)快速充電法??焖俪潆姷某醭鋾r間不超過5小時,正常充電時間可縮短到1小時左右。

       

      鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質由氧化鎳粉和石墨粉組成,石墨不參加化學反應,其主要作用是增強導電性。負極板上的活性物質由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成,氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性,防止結塊,并增加極板的容量?;钚晕镔|分別包在穿孔鋼帶中,加壓成型后即成為電池的正負極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比,NiCd電池的自放電率(即電池不使用時失去電荷的速率)適中。NiCd電池在使用過程中,如果放電不完全就又充電,下次再放電時,就不能放出全部電量。比如,放出80%電量后再充足電,該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應。當然,幾次完整的放電/充電循環將使NiCd電池恢復正常工作。由于NiCd電池的記憶效應,若未完全放電,應在充電前將每節電池放電至1V以下。

       

      鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH,負極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。圓柱形密封NiMH電池的結構如圖2所示。

       

      鎳氫電池是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。鎳氫電池正極活性物質為Ni(OH)2(稱NiO電極),負極活性物質為金屬氫化物,也稱儲氫合金(電極稱儲氫電極),電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池作為氫能源應用的一個重要方向越來越被人們注意。

       

      由于化石燃料在人類大規模開發利用的情況下越來越少,近年來,氫能源的開發利用日益受到重視。鎳氫電池作為氫能源應用的一個重要方向越來越被人們注意。雖然鎳氫電池確實是一種性能良好的蓄電池,但航天用鎳氫電池是高壓鎳氫電池(氫壓可達3.92MPa,即40kg/cm2),這樣的高壓力氫氣貯存在薄壁容器內使用容易爆炸,而且鎳氫電池還需要貴金屬做催化劑,使它的成本變得很貴,這就很難為民用所接受,因此,國外自70年代開始探索民用的低壓鎳氫電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。高壓鎳氫電池是20世紀70年代初由美國的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制。用鎳氫電池代替鎘鎳電池并應用于各種衛星上的趨勢已經形成。

       

      鎳氫電池正極活性物質為Ni(OH)2(稱NiO電極),負極活性物質為金屬氫化物,也稱儲氫合金(電極稱儲氫電極),電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液?;钚晕镔|構成電極極片的工藝方式主要有燒結式、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳式及嵌滲式等,不同工藝制備的電極在容量、大電流放電性能上存在較大差異,一般根據使用條件不同的工藝生產電池。通訊等民用電池大多采用拉漿式負極、泡沫鎳式正極構成電池。充放電化學反應如下[1]:

       

      正極:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-

       

      負極:M+H2O+e-=MHab+OH-

       

      總反應:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH

       

      注:M:氫合金;Hab:吸附氫;反應式從左到右的過程為充電過程;反應式從右到左的過程為放電過程。

       

      充電時正極的Ni(OH)2和OH-反應生成NiOOH和H2O,同時釋放出e-一起生成MH和OH-,總反應是Ni(OH)2和M生成NiOOH,儲氫合金儲氫;放電時與此相反,MHab釋放H+,H+和OH-生成H2O和e-,NiOOH、H2O和e-重新生成Ni(OH)2和OH-。電池的標準電動勢為1.319V。

       

      鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。

       

      低壓鎳氫電池具有以下特點:(1)電池電壓為1.2~1.3V,與鎘鎳電池相當;(2)能量密度高,是鎘鎳電池的1.5倍以上;(3)可快速充放電,低溫性能良好;(4)可密封,耐過充放電能力強;(5)無樹枝狀晶體生成,可防止電池內短路;(6)安全可靠對環境無污染,無記憶效應等。[1]

       

      高壓鎳氫電池具有如下特點:(1)可靠性強。具有較好的過放電、過充電保護,可耐較高的充放電率并且無枝晶形成。具有良好的比特性。其質量比容量為60A·h/kg,是鎘鎳電池的5倍。(2)循環壽命長,可達數千次之多。(3)全密封,維護少。(4)低溫性能優良,在-10℃時,容量沒有明顯改變。

       

      鎳氫電池在使用時應注意維護。

       

      (1)使用過程忌過充電。在循環壽命之內,使用過程切忌過充電,這是因為過充電容易使正、負極發生膨脹,造成活性物脫落和隔膜損壞,導電網絡破壞和電池歐姆極化變大等問題。

       

      (2)防止電解液變質。在鎳氫電池循環壽命期,應抑制電池析氫。

       

      (3)鎳氫電池的存放。保存鎳氫電池應在充足電后,如果在電池中沒有儲存電能的情況下長期保存電池,將使電池負極儲氫合金的功能減弱,并導致電池壽命減短。

       

      (4)電量用盡后充電。鎳氫電池和鎳鎘電池相同,都有“記憶效應”,即如果放電途中在電池還殘存電能的狀態下反復充電使用,電池很快就不能用了。

       

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