镉镍蓄电池介绍
镍镉蓄电池的化学原理
镍镉蓄电池的化学原理1、化学原理Ni-Cd蓄电池使用氢氧化镍作为正极极板，氧化镉作为负极极板，结构类似于铅酸系统。
Ni-Cd系统的电解液是氢氧化钾。
NiOH正极通常由镍纤维混合石墨或镀镍塑料纤维组成，还加入了少量钡、钴化合物等其他材料来提高性能。
负极也常用镀镉塑料纤维组成。
如果负极不是带涂层的塑料，那么通常与铁或镍进行混合。
纤维结构增大了正极和负极的表面积，从而减少了相对昂贵的镍和镉的需求量。
电极总体放电反应如下：2NiOOH+2H2O+Cd→2Ni（OH）2+Cd（OH）2充电过程是该反应的逆向反应。
满充电池的电压为1.29V。
与铅酸蓄电池不同的是，铅酸蓄电池在充放电期间电解液比重发生可测量的变化，而Ni-Cd系统在蓄电池运行期间KOH电解液几乎没有变化。
一些蓄电池还在电解液中添加了LiOH，用于改善循环寿命和高温运行特性。
2、镍镉系统的特性Ni-Cd蓄电池比铅酸蓄电池更稳定，可耐受冰点温度和高温，能够完全放电，并且受过充电的影响很小。
由于Ni-Cd蓄电池稳定的特性可使系统不使用充电控制器，在一些应用中Ni-Cd蓄电池可能是更好的选择。
如果该蓄电池准备用在难于维护的地点，那么蓄电池成本较高往往也是合理的。
最常见的工业Ni-Cd蓄电池是开口袋式极板类型。
这类蓄电池可用在工业、军事和空间应用，上述特性对于这些应用十分重要，容量范围从小容量到超过1200A·h。
根据蓄电池是否按高、中或是低放电率设计，电极可有三种不同厚度。
蓄电池能量密度范围从袋式极板的20Wh/kg到塑料粘结极板的50Wh/kg以上。
不同于铅酸蓄电池在深放电条件下会损失容量，Ni-Cd系统在较宽温度范围内放电率最高可达到C，并且仍可向负荷提供90%以上的容量。
这主要归功于这种蓄电池内阻极低，而内阻取决于电池面积，可低于1mΩ。
如果Ni-Cd电池充电后搁置不用，在最初几天里电荷损失速率约为每天2%，但随后稳定在相对较低的损耗水平。
镉镍蓄电池课件
镉镍蓄电池课件xx年xx月xx日•镉镍蓄电池概述•镉镍蓄电池的构造与原理•镉镍蓄电池的性能指标与测试•镉镍蓄电池的应用领域与市场前景目•镉镍蓄电池的安全使用与维护保养•镉镍蓄电池的发展趋势与挑战录01镉镍蓄电池概述镉镍蓄电池是一种二次电池，它是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等组成的。
镉镍蓄电池的正极材料是氢氧化镍，负极材料是海绵状镉，电解质是氢氧化钾溶液。
镉镍蓄电池的定义镉镍蓄电池的特点镉镍蓄电池具有较高的能量密度，这意味着在相同的重量下，它可以存储更多的电能。
高能量密度长寿命环保安全镉镍蓄电池的寿命较长，可以满足各种应用的需求。
镉镍蓄电池中的镉和镍都是环保的，不会对环境造成太大的污染。
镉镍蓄电池的安全性较高，不会因为过充、过放或短路等操作而产生危险。
镉镍蓄电池的发展历程镉镍蓄电池开始出现，并逐渐被应用于各种领域。
20世纪初随着电动汽车的兴起，镉镍蓄电池开始被广泛应用于汽车领域。
20世纪60年代随着电子技术的发展，镉镍蓄电池开始被广泛应用于各种电子设备中。
20世纪80年代随着环保意识的提高，镉镍蓄电池开始被广泛应用于绿色能源领域。
21世纪初02镉镍蓄电池的构造与原理由氧化镍粉、氢氧化镍、活性炭和凝胶剂等材料混合制成。
正极由镉粉、氢氧化镍、炭黑和凝胶剂等材料混合制成。
负极通常由聚乙烯或聚丙烯制成，用于隔离正负极，防止短路。
隔膜通常由镍合金或不锈钢制成，用于容纳正负极和电解液。
电池外壳镉镍蓄电池的内部结构在充电时，正极材料中的氧化镍被还原成金属镍，同时释放出电子，通过导线传输到正极。
在负极上，镉粉被氧化成镉离子，同时吸收电子，也通过导线传输到负极。
此时，正负极之间产生电势差，这个电势差是电池储存电能的原因。
放电过程在放电时，正负极上的电子通过导线释放出来，供给外部电路使用。
同时，正极和负极上的金属镍和镉离子分别还原成金属单质，附着在电极表面。
这个过程就是电池放电的过程。
充电过程镉镍蓄电池的工作原理VS镉镍蓄电池的材料要求要求具有高电导率、良好的化学稳定性和耐腐蚀性。
铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池
铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池是目前常见的几种蓄电池类型。
它们在应用领域、工作原理、性能特点等方面存在差异。
本文将分别介绍这四种电池的特点和应用。
一、铅酸电池铅酸电池是一种较为成熟的蓄电池技术，广泛应用于汽车、UPS （不间断电源）、太阳能系统等领域。
它的正极为过氧化铅，负极为纯铅，电解液为硫酸。
铅酸电池具有较低的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。
然而，它存在着较大的体积、重量和环境污染的问题。
二、镍镉电池镍镉电池是一种高性能的蓄电池，常用于无人机、通信设备、医疗器械等领域。
它的正极为氢氧化镍，负极为氢氧化镉，电解液为氢氧化钾。
镍镉电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。
然而，它存在着有毒金属镉的使用、记忆效应和高成本的问题。
三、镍氢电池镍氢电池是一种环保型的蓄电池，被广泛应用于电动汽车、电动工具、太阳能系统等领域。
它的正极为氢氧化镍，负极为储氢合金，电解液为氢氧化钾。
镍氢电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。
相比于镍镉电池，镍氢电池的环境友好性更好。
然而，它存在着较高的成本和较低的放电电压的问题。
四、锂离子电池锂离子电池是目前最为流行的蓄电池技术，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
它的正极为氧化物（如钴酸锂、磷酸铁锂等），负极为石墨，电解液为锂盐溶液。
锂离子电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。
它的优点包括轻量化、高效率和无污染，但也存在着较高的成本、安全性风险和容量衰减的问题。
总结起来，铅酸电池适用于对能量密度要求不高的应用场景；镍镉电池适用于对性能要求较高的应用场景；镍氢电池适用于对环境友好性要求较高的应用场景；锂离子电池适用于对能量密度和轻量化要求较高的应用场景。
随着科技的不断进步，这些电池技术将不断改进和发展，以满足人们对于电能存储的需求。
镉镍蓄电池工作原理
镉镍蓄电池工作原理
镉镍蓄电池是一种可充电电池，其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 充电：当外部直流电源连接到蓄电池时，正极的氢氧化镉（Cd(OH)2）会被还原成金属镉（Cd），同时负极的氢氧化镍（Ni(OH)2）会被氧化成氢氧化镍（NiOOH）。
2. 放电：当需要使用电能时，蓄电池会被连接到负荷电路，正负极之间产生电流。
在放电过程中，金属镉正极的镉被氧化成氢氧化镉，而氢氧化镍负极的氢氧化镍会被还原成氢氧化镍。
3. 反应：在充放电过程中，氢氧化镍和氢氧化镉之间的离子交换反应是主要的电化学反应。
在放电过程中，氢氧化镉负极释放氢离子（H+）到电解质中，同时氧化镍正极吸收电解质中的氢离子，并产生水。
在充电过程中，这些反应逆转，氢氧化镉正极吸收氢离子，氧化镍负极释放氢离子。
4. 电解质：电解质通常是氢氧化钠（NaOH）溶液，它提供了离子传输的媒介，同时参与了反应过程中的离子交换。
通过反复的充放电过程，镉镍蓄电池能够实现电能的储存与释放，以满足电力需求。
第五讲镍镉电池..
2、氧化镍的晶型 α-Ni(OH)2、γNiOOH 密度差别小，减 轻了电极的膨胀，变形。 实际使用中应控制电极在β－Ni(OH)2,
β－NiOOH。
3.Ni(OH)2材料的制备 制备方法主要有三种： 化学沉淀结晶法 镍粉高压催化氧化法 金属镍电解沉淀法
3）采用有限电解液及有良好吸液和透气性
的隔膜
电解液少，内阻大，电解液多，不利于氧
气向镉电极的扩散。
4）电池设计采用安全排气阀，当电池内部 的气体压力高于设定值时，打开出气孔， 让气体排出去，防止电池气涨爆炸。
七、镍镉电池分类
按电极的结构和制造工艺分：
1.有极板盒式：包括袋式、管式等． 有极板盒式电极是将正负极活性 物质填在穿孔的镀镍钢带做成的袋式 或管式壳子里。广泛使用在5Ah～ 1000Ah容量的蓄电池里。
此时电极内部仍存在Ni(OH)2。
三、镍镉（NiCd)电池的成流反应
NiCd电池负极：Cd 正极： NiOOH三价镍的氢氧化物 负极反应： Cd+2 OH-→Cd(OH)2+2e 正极反应： NiOOH+H2+e→ Ni(OH)2+OH－
在充放电时总反应: 2NiOOH+Cd+2 H2O→ 2 Ni(OH)2+ Cd(OH)2 在放电过程中，电解液将失水;在充电过程中， 生成水，因此对于电解液量要加以控制。
溶液中OH-离子连续向电极表面扩散。
因此，电级反应速度不会受到明显影
响，镉电极的放电深度较大，活性物
质利用率较高。
如果到了镉的钝化电位，反应就不 一样了．这时将在金属表面上生成很薄 的一层钝化膜．这层膜一船认为是CdO。 如果放电电流密度太大，温度太低，碱 液浓度低，都容易引起镉电极钝化。 很明显，镉电级的放电容量、或活 性物质利用率会受到镉在溶液中钝化程 度的限制。
镍镉镍氢电池的性能及应用前景
镍镉/镍氢电池一、蓄电池参数蓄电池的五个主要参数为：电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。
电池的容量通常用Ah(安时)表示，1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。
单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量，而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定，因此，通常电池体积越大，容量越高。
与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。
蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示，C为蓄电池的额定容量。
例如，用2A电流对1Ah电池充电，充电速率就是2C；同样地，用2A电流对500mAh电池充电，充电速率就是4C。
电池刚出厂时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。
标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。
当环境温度、使用时间和工作状态变化时，单元电池的输出电压略有变化，此外，电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。
单元镍镉电池的标称电压约为1.3V（但一般认为是1.25V），单元镍氢电池的标称电压为1.25V。
电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。
在充放电过程中，极板的电阻是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。
蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。
镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V，镍氢电池的充电终止电压为1.5V。
放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。
如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这样，极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。
放电终止电压和放电率有关。
镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列，镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V。
二、镍镉蓄电池的工作原理镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
不同镍镉蓄电池的区别与辨别方式
一镍镉蓄电池的分类：目前，要紧有三种不同的镍镉蓄电池系统相互竞争。
袋式极板型、烧结式极板型和纤维结构电极。
纤维结构电极式蓄电池也被称为FNC蓄电池。
这三种镍镉蓄电池系统的要紧区别在于电极的设计上：袋式极板：袋式极板电极是由有微孔的金属薄板组成，以某种方式折叠起来，形成许多小“口袋”，这些“口袋”携带活性物质。
后附袋式电极的局部结构图。
依照设计构造，能够明白这种电极设计有一些短处。
传导物质只围绕在活性物质的表面，而由于这种物质是一种不良导体，那么必需在活性物质中填加石墨来增强其传导性能。
石墨会在电解液中溶解，而且在电解液中形成一种所谓的“碳酸盐”。
由于电解液中碳酸盐含量的增加和活性物质中石墨含量的减少，会降低蓄电池有效电容量的取得率。
这种作用会在后面的曲线中显示出来。
由于活性物质中石墨的遗失是无法恢复的，因此即便是改换电解液也不能完全弥补这种作用造成的后果。
同时,电解液还必需改换,破坏环境,造成环境污染!烧结式极板：烧结式电极又是另一中构造，可参考后附的“纤维结构极板和烧结式极板的比较”。
烧结式极板是由很薄的有微孔的金属板组成，将镍薄片烧结在上面。
在镍薄片与镍薄片之间的空间注入且填满活性物质。
这种设计确保了活性物质和传导结构的良好接触。
而且，因为这些电极是超级薄的（~），它们能够在容量必然的情形下产生一种很高的电极表面，形成专门好的大电流放电性能。
可是，由于这种物质超级坚硬，无法在充电和放电时跟上活性物质的容量转变。
这使镍薄片之间的烧结点处产生裂痕，致使整个结构的松动，这确实是其循环利用寿命短的缘故。
最近，在烧结式电极的基础上进展出了塑胶粘结式电极。
这种电极含有必然容量的塑胶物质使电极能够部份跟上活性物质的容量改变。
固然，这延长了烧结式蓄电池单体的利用寿命，专门是没有物质从电极中掉出，沉积在电池单体的底部。
但不能不疑心的是，这种设计能改善镍薄片之间烧结点处裂痕的产生，可是不是会降低其传导性能。
纤维结构电极：对镍镉蓄电池单体电极的最新设计功效是纤维结构电极，也确实是FNC系统。
镉镍蓄电池
二、Cd/NiOOH蓄电池的工作原理
工作原理
电池的负极为海绵状金属镉，正极为氧化镍(NiOOH)，电解 液为KOH或NaOH水溶液，电池电化学式为 (-)Cd▏KOH(或NaOH)▕NiOOH(+)
正极 2NiOOH + 2H2 O +2e 2Ni(OH)2 2OH负极 Cd +2OH Cd(OH)2 + 2e
-
电池反应
Cd + 2NiOOH + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
三、氧化镍电极的工作原理
氧化镍电极的反应机理 p型氧化物半导体电极, 通过电子脱离正离子后形 成的带正电荷的空穴进行导电.
电子缺陷□e-
质子缺陷□H+
Ni(OH)2晶格中离子分布示意图
Ni(OH)2电极-溶液界面双电层的形成
氧化镍电极的充放电曲线
曲线1是氧化镍电极的放电曲线，曲线2是充电曲线。虚线3是充电后经过一 段时间搁置后的放电曲线
曲线1的反应式 NiO2+H2O+e↔NiOOH+OHNiOOH+H2O+e ↔Ni(OH)2+OH曲线2为充电过程
虚线3的反应式 2NiO2+H2O→2NiOOH+1/2O2 NiOOH+H2O+e ↔Ni(OH)2+OH-
• 放电条件(放电深度, 温度, 放电倍率等)对电池的循 环寿命影响很大，尤其是放电深度
自放电
镉镍电池的自放电很小。如前所述，负极不发生镉的溶解而 析氢，仅有氧对镉的化学作用而引起很小的自放电。正极仅 在充电后的初期有自放电，随后立即停止。
七、Cd/NiOOH蓄电池的制造工艺
镉镍电池工作原理
总装保全组—何毅龙
镉镍电池工作原理培训
镉镍电池工作原理培训
四川长虹镉镍蓄电池的特点：
*可靠性高 蓄电池的极板组装配方式、蓄电池化成等技术全部借鉴航空镉镍电池的核心技术， 采用良好导电性材料，降低了充放电时的温升，提高了蓄电池的可靠性。 *快充性能佳 蓄电池大电流充电接受能力强，最大可接受3ItA的电流充电。 *充放电效率高 蓄电池充放电效率极高，可达95%以上。 *温度范围宽 可在-40℃到60℃的温度范围内正常工作。 *补水周期长 耗水量低，延长了蓄电池的补水周期。 *高安全性 蓄电池耐过充、过放、稳定性好，保障设备运行安全。 *结构优势 体积小、重量轻、比能量高，减小安装空间，便于大幅提高车辆的运载能力。 *使用寿命长 期望使用寿命超过5年，10%充放电循环寿命12000次以上，实现最佳的寿命周期成 本。
负电荷
镉
碱式氧化镍
水
氢氧化镍
氢氧化镉
镉镍电池工作原理培训
镉镍蓄电池的工作原理：
由电池反应可知，蓄电池在 充放电时，理论上不消耗电解液，电 解液在电池内部只作为导体使用，但 电极有吸收或释放出水的特性。 充电时释放出水来，使电解 液液面升高；放电时吸收水，使电解 液液面下降。在充电后期（或过放电 时），有部分水被电解，产生氧气和 氢气。其反应方程式如下： 通电 2H2O = O2 ＋2H2 因此，蓄电池在使用过程中 有一定量的水消耗，应按要求随时检 查、调整电解液液面高度。
容器：
可用塑料、不锈钢、搪瓷等耐碱材料制成的容器。所用的电解液配制容器不允许 与配制酸性电池电解液的容器混用。
工具：
密度计(量程1.10～1.30)、温度计、量筒、漏斗、塑料勺、台秤、搅拌器（配制 大量电解液时用）、塑料棒（配制少量电解液时用）
镉镍碱性蓄电池讲义
中德财政合作青海太阳能项目电站管理人员培训教材镉镍袋式碱性蓄电池原理与维护青海省光明工程有限公司2005年8月一、电池的分类：电池的种类及其分类方法比较多，通常按电池的工作性质，电解质以及电极材料来进行分类。
但也存在着一定的局限性，不能反映电池的全貌，目前主要分为四类。
1、原电池，也称一次电池。
其活性物质用尽后不能用充电的方法使之恢复，只能废弃。
如二氧化锰电池，锌—氧化汞电池等等。
电液不流动的电池称“干电池”。
2、蓄电池，也称二次电池。
其活性物质消耗尽后可利用充电方法使之恢复，因此电池得以再生。
电池内部反应自发发生并向电池外部用电设备输出电流的过程称之放电。
反之，向电池内输入电能即有与放电电流方向相反的电流通过电池，电池内部发生与放电反应相反的反应。
此过程为充电。
二次电池为电能贮存装置，故称蓄电池。
3、贮备电池。
电池的某一重要组成与电池其他组成分开，这时自放电排除，故电池可长期保存，通常是电解质被隔离，使用前迅速加入电解液，电池即放电。
4、燃料电池，将燃料（氧气、甲醇等）和氧化剂分别作为电池两极的活性物质保存在电池主体之外。
当反应物连续通入电池体时，即可连续放电。
二、镉镍袋式碱性蓄电池的基本构造1、一般结构：主要部件有正、负极板、隔膜、电解液、电池壳，另还有一些零件，如端子、连接条等。
2、镉镍袋式碱性蓄电池的结构、特点镉镍袋式蓄电池具有优良的电性能、寿命长、结构坚固、耐过充过放电、自放电小、可靠性高、维护方便，并用不同极板结构来适应不同倍率电流的放电。
可在-40℃—60℃环境下使用，并且有良好的荷电保持能力。
可以在任何条件下长期贮存而无损坏。
（1）极板：正负极是由正、负极性活性物质包在穿孔镀镍（负极未镀镍）钢带制成的袋子里。
（2）外壳：一般为塑料或镀镍钢外壳。
（3）隔板：通常是塑料栅或镀镍栅。
（4）电解液：以氢氧化钾为主体的水溶液，比重1.20（20℃时）。
三、镉镍袋式碱性蓄电池工作原理1、电池特性袋式极板的基本原理是把粉末状的活性物质包在一个封闭的扁平穿孔钢带袋里，并把这些袋叠放在一起制成电极。
镍镉蓄电池的工作原理及特性
镍镉蓄电池的工作原理及特性镍镉蓄电池为碱性蓄电池，它具有机械强度高、循环寿命长、耐过充电及过放电、自放电小和比能量大等优点。
缺点是材料利用率低、价格昂贵、长期充放循环有记忆效应等。
1、镍镉蓄电池的结构镍镉蓄电池主要由正负极板组、隔离物、电解液和容器组成。
2、镍镉蓄电池的工作原理镍镉蓄电池的正极活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参与化学反应，它的主要作用是增强导电性。
负极活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成。
电解液为氢氧化成钠（ＮａＯＨ）或者是氢氧化钾（ＫＯＨ）水溶液，环境温度较高时，用１５℃时密度为１．１７～１．１９ｋｇ／Ｌ的氢氧化钠溶液；环境温度较低时，用１５℃时密度为１．１９～１．２１ｋｇ／Ｌ的氢氧化钾溶液。
隔膜采用耐碱的硬橡胶绝缘棍、多孔的聚氯乙烯瓦楞板和尼龙等，作用是防止正、负极板相碰。
充、放电的化学反应式为从化学反应式可以看出，放电后，正极活性物质为氢氧化亚镍Ｎ，负极活性物质为氢氧化镉Ｃｄ（ＯＨ）２。
充电后正极活ｉ（ＯＨ）２性物质为氢氧化镍ＮｉＯＯＨ，负极活性物质为金属镉Ｃｄ。
电解液不直接参与反应，只起导电作用。
此外，充电过程中由水分子生成，放电过程中由水分子消耗，在充放电过程中电解液的密度只有微小变化，所以不能用电解液密度来判断电池的充放电程度。
充放电程度通常应根据蓄电池的端电压来判断。
3、镍镉蓄电池的主要特性（1）充电特性曲线镍镉蓄电池采用标准充电率（４小时率）充电时，充电特性曲线如下图中曲线１所示。
▲镍镉蓄电池充放电特性曲线充电过程中，蓄电池端电压的变化可分为两个阶段：第一阶段，蓄电池的端电压从１．４５Ｖ缓慢上升到１．５Ｖ；第二阶段，蓄电池的端电压迅速上升到１．７５～１．８Ｖ，并稳定下来。
因此，把１．７５～１．８Ｖ规定为镍镉蓄电池的充电结束电压。
（2）放电特性曲线镍镉蓄电池以标准放电率（８小时率）放电时，放电特性曲线如上图中曲线２所示。
放电过程中，蓄电池的平均工作电压为１．２Ｖ，端电压下降到１．１Ｖ时应停止放电，否则，端电压迅速下降，造成深度放电。
船用镉镍蓄电池
船用镉镍蓄电池船用镉镍蓄电池是一种常用于船舶上的蓄电池，其具有高能量密度、长寿命和良好的低温性能等优点。
本文将从船用镉镍蓄电池的工作原理、结构特点、应用领域以及发展趋势等方面进行介绍。
一、工作原理船用镉镍蓄电池是一种化学反应式电池，其正极为镉氢化物（CdH2），负极为镍氢化物（NiH2），电解液为氢氧化钠（NaOH）溶液。
当外部电路闭合时，正极的镍氢化物会释放出氢离子（H+），而负极的镉氢化物会吸收氢离子，形成氢气（H2）。
在这个过程中，释放和吸收氢离子的反应使得电池两极产生电势差，从而驱动电流在外部电路中流动。
二、结构特点船用镉镍蓄电池通常采用密封式结构，以防止电解液的泄漏。
它由正极、负极、电解液、隔膜和外壳等组成。
正极和负极通常采用金属网或金属板，以增加表面积和电极活性物质的接触面积，从而提高电池的放电性能。
电解液是通过隔膜与正负极隔开的，以防止正负极之间的直接接触。
外壳通常由防腐蚀材料制成，以保护电池内部结构不受外界环境的影响。
三、应用领域船用镉镍蓄电池广泛应用于船舶的起动、照明和电力供应等方面。
由于其具有高能量密度和长寿命的特点，适用于需要大容量电能储备和长时间工作的船舶。
船用镉镍蓄电池还可以作为备用电源，用于船舶遇到紧急情况或主电源故障时的应急电力供应。
四、发展趋势随着科学技术的不断进步，船用镉镍蓄电池也在不断发展。
目前，研究人员正在探索新型材料和结构设计，以提高电池的能量密度和循环寿命。
同时，随着环保意识的增强，研究人员也在努力寻找替代品，以减少或消除镉等有害物质对环境的污染。
未来，船用镉镍蓄电池有望实现更高能量密度、更长寿命和更环保的性能。
总结：船用镉镍蓄电池是一种在船舶上广泛应用的蓄电池，具有高能量密度、长寿命和良好的低温性能等优点。
它的工作原理是通过正负极的化学反应释放和吸收氢离子，产生电势差。
船用镉镍蓄电池的结构特点包括正负极、电解液、隔膜和外壳等组成。
它广泛应用于船舶的起动、照明和电力供应等方面。
铁路客车镉镍蓄电池的维护保养
铁路客车镉镍蓄电池的维护保养1、构造及工作原理镉镍蓄电池的型号规格有多种，目前铁路客车使用较多的为GN300-(3)型，其中G为负极镉代号，N为正极镍代号，300 表示容量为300A?h, (3)表示为 3 型单体镉镍蓄电池。
电池标称电压为1.2V 。
1.1 构造铁路客车用的镉镍蓄电池是方形开口袋式。
它主要是由正极板、负极板、隔离物、壳体和电解液五大部分组成。
其中正极板、负极板和电解液三部分是其本质部分，它们决定着蓄电池的主要电气性能。
1.1.1 正极板正极板为一长方形小盒子，盒子由若干块穿孔镍带一正一反拼成。
镍带内部压填由氢氧化亚镍粉、石墨粉、氢氧化钡按一定比例均匀混合而成的作用物质。
给小盒子嵌上电源引出线，就形成正极板。
1.1.2 负极板负极板的构造与正极板相仿，只是穿引镍带里的作用物质不同。
负极作用物质由一定比例的氧化镉粉，活性铁粉以及变压器油混合而成。
1.1.3 隔离物蓄电池中正负极板是交错排列的，为了防止正负极板互相接触而造成短路，故在正负极板之间用橡胶棒或塑料注射而成的隔板叉或隔板栅进行隔离。
隔离物还起着固定正负极板相对位置的作用。
1.1.4 电解液镉镍蓄电池的电解液通常选用氢氧化钾和氢氧化钠两种溶液。
如电池在高温环境下工作，还必须在电解液中加入氢氧化锂使其形成混合电解液，加入量是每升电解液加8－15 克，电解液的主要作用是保证电极间的离子导电作用，它是电化反应的媒介。
1.1.5 壳体袋式镉镍蓄电池的壳体有铁质外壳和塑料外壳两种。
蓄电池盖上有注液口及正负极引出口。
注液口装有泄气装置，泄气装置有气塞和气塞伐两种形式。
蓄电池的正负极板分别用螺钉和绝缘物紧固在盖子上的正负极板引出孔上，以供接线使用。
1.2 镉镍蓄电池的工作原理2、镉镍蓄电池在运用中的状况及故障处理2.1 镉镍蓄电池在运用中的状况近年来对影响列车正常供电的车电故障进行了统计调查如下表1。
表1 影响列车正常供电的车电故障从调查表 1 中我们可以发现, 在运用中镉镍蓄电池故障是造成旅客列车不能正常供电的最大原因。
镍镉蓄电池工作原理
镍镉蓄电池工作原理
镍镉蓄电池的工作原理和普通铅酸蓄电池相同，它是由正负极、隔板、电解液、正负极板组成。
正极板为镍镉合金，负极为铜和氧化镉的合金。
正极板上有硫酸溶液，负极上也有硫酸溶液，电解液是水。
正极板的表面有一层薄薄的隔膜，正极上的硫酸溶液通过隔膜流动到负极板上去，形成了电解液-水一极化，两极
间就产生了正负电荷。
负极上的还原产物是硫化镉和氧；正极上的氧化产物是硫酸镍和铅。
正极板在充电时，由于正负极同时吸足了水分，正极活性物质被激活。
当电池充满电时，正、负极板都有了足够的水分，负极板活性物质被激活后就向正极板迁移，使正极活性物质和负极活性物质在正极板和负极板之间形成一条电流通路，正负极板同时吸足了电解液中的水分，正极活性物质就在正极和负极板之间来回迁移，正、负极板间不断产生着电子（离子）流。
因此负极活性物质不断被激活和迁移。
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动力Cd-Ni蓄电池的性能
动⼒Cd-Ni蓄电池的性能Cd-Ni蓄电池放电电压平稳度好,容量受放电倍率影响⼩,能耐受⼤电流(⾼于正常使⽤电流的⼏倍乃⾄10倍的瞬时冲击⽽不损坏),适应苛刻环境,使⽤温度范围宽( -40～50℃),维护简单,保存⽅便,安全可靠,可充放电循环500～1000次,能做成容量不同和形状不同的产品｡上图为镉镍袋式蓄电池,⽣产⼯艺为袋式⼯艺,蓄电池由正极活性物质､负极活性物质分别包在穿孔钢带中经加⼯⽽成正极板组和负极板组,以绝缘物隔离正､负极板,牢固地装在塑料外壳内｡蓄电池盖上留有注液⼝,平时顶端装有带出⽓孔的塑料⽓塞,需要注⼊电解液时可以随时打开,它既能排除电池内部产⽣的⽓体,⼜可以防⽌杂物及灰尘落⼊蓄电池内｡1.充放电特性Cd-Ni电池的标准电动势为1.299V,标称电压为1.2V,平均⼯作电压为1.20～1.25V｡刚充⾜电的电池开路电压较⾼,超过1.4V,放置⼀段时间后,正极不稳定的NiO2发⽣分解,开路电压会降到1.35V左右｡Cd-Ni电池充电开始时,电池电压在1.3V左右,随着充电进⾏,电压慢慢上升到1.4～1.5V并稳定较长时间｡充电电压超过1.55V时,电解液中的⽔开始电解,产⽣⽓体,电压开始急剧上升｡到充电末期,正､负极上都开始析出⽓体,电池电压达到1.7～1.8V｡Cd-Ni电池的放电曲线⽐较平稳,只是在放电终⽌时突然下降,⼀般以0.2C放电时,电压稳定在1.2V左右｡电池放置⼀段时间后再放电,由于 NiO2的分解,初期放电电压稍有降低,容量也稍有减⼩｡Cd-Ni电池放电终⽌电压的规定与放电倍率有关,⼀般在 1.0V左右｡Cd-Ni电池允许⼤电流放电⽽不会损坏,允许的放电倍率在10C以上,但是⼤电流放电时,电压下降快,不能⾜额释放出电池储存的全部电能｡Cd-Ni电池是随放电倍率的加⼤,容量下降最⼩､⽐容量保持最好⽽⽆损坏的电池｡下图是Cd-Ni电池的充放电曲线：2.⾼低温放电性能温度升⾼,Cd-Ni电池的容量增加,但超过50℃时,正极的析氧过电势降低,正极充电不完全;镉的溶解会随温度上升⽽增⼤,迁移到隔膜中,容易形成镉枝晶,导致电池内部微短路;⾼温还会加速镍极板腐蚀和隔膜氧化,导致电池失效｡由于Cd-Ni电池在成流反应中,氢氧化钾电解质只起电荷传递作⽤,这给电池容量､电压､充放电电流和低温性能等提供了很好的条件｡低温下,电解液的电阻增⼤,会使 Cd-Ni电池的容量下降｡-45℃以0.2C放电,提供40%以上的额定容量;-18℃以3C放,电放出额定容量的30%以上｡对于密封Cd-Ni电池,使⽤温度范围受限,但在 -20～30℃之间仍可获得较好的⼯作特性｡3.循环寿命与效率在正常使⽤的条件下,镍镉电池的容量效率ηA·h为67%～75%,电能效率ηW·h为55%～65%,循环寿命约为2000次｡容量效率ηA·h和电能效率ηW·h计算公式如下:ηA·h=（I放·t放）/（I充·t充）×100%ηW·h=（U放·I放·t放）/（U充·I充·t充）×100%式中,U充和U放应取平均电压｡4.内阻镍镉蓄电池的内阻与电解液的导电率､极板结构及其⾯积有关,⽽电解液的导电率⼜与密度和温度有关｡电池的内阻主要由电解液的电阻决定｡氢氧化钾和氢氧化钠溶液的电阻系数随密度⽽变｡18℃时氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液的电阻系数最⼩｡5.端电压充⾜电后,⽴即断开充电电路,镍镉蓄电池的电动势可达1.5V左右,但很快就下降到1.31～1.36V｡镍镉蓄电池的端电压随充放电过程⽽变化,可⽤下式表⽰:U充=E充+I充R内U放=E放-I放R内从上式可以看出,充电时,电池的端电压⽐放电时⾼,⽽且充电电流越⼤,端电压越⾼,放电电流越⼤,端电压越低｡当镍镉蓄电池以标准放电电流放电时,平均⼯作电压为1.2V｡采⽤8h放电率放电时,蓄电池的端电压下降到1.1V后,电池即放完电｡6.记忆效应镍镉电池使⽤过程中,如果电量没有全部放完就开始充电,下次再放电时,就不能放出全部电量｡⽐如,镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电,充⾜电后,该电池也只能放出80%的电量,这种现象称为记忆效应｡电池全部放完电后,极板上的结晶体很⼩｡电池部分放电后,氢氧化亚镍没有完全变为氢氧化镍,剩余的氢氧化亚镍将结合在⼀起,形成较⼤的结晶体｡结晶体变⼤是镍镉电池产⽣记忆效应的主要原因｡7.容量和影响容量的主要因素蓄电池充⾜电后,在⼀定放电条件下,放⾄规定的终⽌电压时,电池放出的总容量称为电池的额定容量,容量Q⽤放电电流与放电时间的乘积来表⽰,即Q=I·t(A·h)镍镉蓄电池容量与下列因素有关:(1)活性物质的数量;(2)放电率;(3)电解液｡放电电流直接影响放电终⽌电压,在规定的放电终⽌电压下,放电电流越⼤,蓄电池的容量越⼩｡使⽤不同成分的电解液,对蓄电池的容量和寿命有⼀定的影响｡通常,在⾼温环境下,为了提⾼电池容量,常在电解液中添加少量氢氧化锂,组成混合溶液｡实验证明:每升电解液中加⼊15～20g含⽔氢氧化锂,在常温下,容量可提⾼4%～5%,在40℃时,容量可提⾼20%｡然⽽,电解液中锂离⼦的含量过多,不仅使电解液的电阻增⼤,还会使残留在正极板上的锂离⼦(Li+)慢慢渗⼊晶格内部,对正极的化学变化产⽣有害影响｡电解液的温度对蓄电池的容量影响较⼤｡这是因为随着电解液温度升⾼,极板活性物质的化学反应也逐步改善｡电解液中的有害杂质越多,蓄电池的容量越⼩,主要的有害杂质是碳酸盐和硫酸盐｡它们能使电解液的电阻增⼤,并且低温时容易结晶,堵塞极板微孔,使蓄电池容量显著下降｡此外,碳酸根离⼦还能与负极板作⽤,⽣成碳酸镉附着在负极板表⾯上,从⽽引起导电不良,使蓄电池内阻增⼤,容量下降｡。
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使用环境温度：-40℃～60℃
二、蓄电池参数
（六）、温度对蓄电池影响
高温：高温对蓄电池充电效率及蓄电池寿命有影响， 当蓄电池的温度为35℃时，充放电循环次数约为25℃ 时的4/5；当蓄电池的温度为40℃时，充放电循环次 数约为25℃时的3/4；当蓄电池的温度为50℃时，充 放电循环次数约为25℃时的1/2。
放电电流：放电时的电流大小，一般常用“倍率”表示， 数值上等于额定容量的倍数。
根据输出功率的不同分为超高倍率、高倍率、中倍率和 低倍率蓄电池。
二、蓄电池参数
（四）、内阻 蓄电池的包括欧姆内阻和电化学反应时表现出的极化电
阻两部分 ，与蓄电池结构、环境温度、荷电状态有关，因此 很难定义和准确地测量出内阻。
氧化镉〔Cd（OH）2〕，而在充电时则得到电子，发生还原 反应，又生成金属镉，反应式为：
放电
负极： Cd + 2OH－
Cd（OH）2 + 2e
充电
蓄电池的总反应式：
放电
Cd + 2NiOOH + 2H2O ）2
2Ni（OH）2 + Cd（OH
充电
一、镉镍蓄电池原理和结构
在蓄电池被充满电后，即全充电态时，如果继续进行充 电则处于过充电状态，此时充电电流会使电解液中的水电解 ，正极上析出氧气（O2），负极上析出氢气（H2），反应式 为：
镉镍蓄电池介绍
一、镉镍蓄电池原理和结构
（一）、原理
镉镍蓄电池在充电过程中，镉镍蓄电池能够把电能转变 为化学能储存起来，使用时蓄电池把储存的化学能再转变为 电能，两者的转变是可逆的，即蓄电池能够进行充电与放电 的循环过程。
一、镉镍蓄电池原理和结构
在充电和放电过程中，蓄电池的正极和负极上会发生相
应的化学反应，镉镍蓄电池充电后，负极上的活性物质是金
低温：低温时蓄电池极板钝化，影响蓄电池放电容 量。
二、蓄电池参数
（七）、蓄电池特性曲线
高倍率蓄电池0.2ItA充电曲线（20℃±5℃）
二、蓄电池参数
（七）、蓄电池特性曲线
高倍率蓄电池放电曲线（20℃±5℃）
三、蓄电池组组成及安全性
（一）、蓄电池组组成 组成：蓄电池箱体、蓄电池、跨接板（连接条）、绝缘罩、
属镉（Cd），正极上的活性物质是羟基氧化镍（NiOOH）
，蓄电池放电时，正极上NiOOH得到电子，发生还原反应，
被还原为Ni（OH）2，充电时则失去电子，Ni（OH）2又被 氧化为NiOOH，反应式为：
正极： NiOOH + H2O+e
放电 Ni（OH）2 + OH－
充电
一、镉镍蓄电池原理和结构
负极上金属镉放电时失去电子，发生氧化反应，生成氢
2H2O
2H2 + O2
所以，过充电会使电解液中的水份减少，电解液浓度增
加，从而影响蓄电池的电性能，因此应限制蓄电池的过充电
量，并经常检查、调整蓄电池电解液液面。
一、镉镍蓄电池原理和结构
（二）、结构
蓄电池的极板组主要由镍正极、镉负极、隔膜和极柱组 成，极板组牢固装配在工程塑料的单体壳内，单体壳和单体 盖热板焊接在一起，蓄电池的极柱处用O形密封圈密封。蓄 电池分别以红、蓝或黑塑料极柱套管（极性片）作正负极性 标记，单体盖上靠近正极端有“＋”符号作为永久标记；单 体盖上安装有翻盖气塞。
（二）、额定容量 蓄电池的容量以安培-小时（Ah）计算，按
IEC60623标准规定，满充电态蓄电池在20℃±5℃的环境 温度下，以0.2ItA放电至1.0V时放出的容量。
二、蓄电池参数
（三）、放电制度
放电制度：电池放电时所规定的各种条件，包括放电时 间、放电电流、环境温度、终止电压等。
终止电压：电池放电时，电压下降到不宜再连续放电的 工作电压。
（四）、蓄电池组的温度保护 在蓄电池组上安装温度传感器，监测蓄电池组在使用过程中
的温度，并将温度信号传给列车充电机，列车充电机根据蓄电池 的温度输出合适的充电电压对蓄电池进行充电，防止蓄电池电解 液中水分损失过快（缩短补水周期）和影响蓄电池的使用寿命。
三、蓄电池组组成及安全性
（五）、蓄电池组接地 为了保护维护人员的安全，蓄电池箱设计接地柱、蓄电池箱
四、蓄电池组与充电机的匹配性
四、蓄电池组与充电机的匹配性
完
门设计接地线。并在出厂前检测接地连续性。
（六）、蓄电池箱的IP防护等级 箱体防护等级为IP54 。
（七）、托盘设计泄液孔，泄漏出的电解液在维护时可通过此孔 排出。
四、蓄电池组与充电机的匹配性
充电机带有温度补偿功能 建议充电机根据蓄电池厂家提供的温度补偿曲线模式对蓄电
池组进行充电，以达到蓄电池的最佳使用效果，减少水消耗和延 长使用寿命。
一、镉镍蓄电池原理和结构
电极：电池的核心部分，由活性物质和导电骨架所组成。 活性物质是指正负极中参加成流反应的物质，是化学电源产生 电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。
电解质：在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用， 是一些具有离子导电性的物质。
隔膜：防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路； 阻挡正极氧气扩散到负极与镉发生氧化反应释放热。
外壳：电池的容器。
一、镉镍蓄电池原理和结构
一、镉镍蓄电池原理和结构
二、蓄电池参数
（一）、电压 电池的开路电压：外线路中没有电流通过时电池两极
之间的电位差，一般用V表示。 电池的工作电压：又称放电电压或端电压，指有电流
流过外线路时，电池两极之间的电位差。 标称电压：1.2V； 满充电态开路电压：≥1.275V
衬板。
（二）、蓄电池组的通风散热 蓄电池组在过充电状况下，会产生氧气和氢气，为了保证蓄
电池组使用过程的安全性以及及时散发出热量，蓄电池箱体设计 通风口。
三、蓄电池组组成及安全
（三）、蓄电池组绝缘 装配蓄电池的托盘内有四周后，测试蓄电池正负极对托盘的绝缘 电阻≥1MΩ。