鉅大LARGE | 點擊量：1042次 | 2022年03月10日
鎳氫電池和鋰離子電池的區(qū)別
可充電電池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(jié)構(gòu)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(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負極板上的活性物質(zhì)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(xué)反應(yīng)，正、負極板間會產(chǎn)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(yīng)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。快速充電的初充時間不超過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(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強導(dǎo)電性。負極板上的活性物質(zhì)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(jié)塊，并增加極板的容量。活性物質(zhì)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(yīng)。當然，幾次完整的放電/充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng)，若未完全放電，應(yīng)在充電前將每節(jié)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(jié)構(gòu)如圖2所示。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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(zhì)為Ni（OH）2（稱NiO電極），負極活性物質(zhì)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(yīng)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(guī)模開發(fā)利用的情況下越來越少，近年來，氫能源的開發(fā)利用日益受到重視。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)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(nèi)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(yīng)用于各種衛(wèi)星上的趨勢已經(jīng)形成。
鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni（OH）2（稱NiO電極），負極活性物質(zhì)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。活性物質(zhì)構(gòu)成電極極片的工藝方式主要有燒結(jié)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(jù)使用條件不同的工藝生產(chǎn)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(gòu)成電池。充放電化學(xué)反應(yīng)如下[1]：
正極：Ni（OH）2+OH-=NiOOH+H2O+e-
負極：M+H2O+e-=MHab+OH-
總反應(yīng)：Ni（OH）2+M=NiOOH+MH
注：M：氫合金；Hab：吸附氫；反應(yīng)式從左到右的過程為充電過程；反應(yīng)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(yīng)生成NiOOH和H2O，同時釋放出e-一起生成MH和OH-，總反應(yīng)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(nèi)短路；（6）安全可靠對環(huán)境無污染，無記憶效應(yīng)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(zhì)量比容量為60A·h/kg，是鎘鎳電池的5倍。（2）循環(huán)壽命長，可達數(shù)千次之多。（3）全密封，維護少。（4）低溫性能優(yōu)良，在-10℃時，容量沒有明顯改變。
鎳氫電池在使用時應(yīng)注意維護。
（1）使用過程忌過充電。在循環(huán)壽命之內(nèi)，使用過程切忌過充電，這是因為過充電容易使正、負極發(fā)生膨脹，造成活性物脫落和隔膜損壞，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)破壞和電池歐姆極化變大等問題。
（2）防止電解液變質(zhì)。在鎳氫電池循環(huán)壽命期，應(yīng)抑制電池析氫。
（3）鎳氫電池的存放。保存鎳氫電池應(yīng)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(dǎo)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(yīng)”，即如果放電途中在電池還殘存電能的狀態(tài)下反復(fù)充電使用，電池很快就不能用了。
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