镍氢电池
镍氢电池结构原理
镍氢电池结构原理镍氢电池是一种新型的可充电电池,其结构原理主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。
本文将从这四个方面详细介绍镍氢电池的结构原理。
一、正极结构镍氢电池的正极由镍氢化物组成,其化学反应可通过镍氢化物中的镍离子和氢离子之间的氧化还原反应来实现。
在充电过程中,镍氢化物会吸收氢离子并转化为镍氢化合物,同时释放出电子;而在放电过程中,镍氢化物会释放出氢离子并重新转化为镍氢化物,同时吸收电子。
正极的化学反应过程是镍氢电池实现充放电的关键。
二、负极结构镍氢电池的负极通常由金属氢化物组成,其化学反应可通过金属氢化物中的金属离子和氢离子之间的氧化还原反应来实现。
在充电过程中,金属氢化物会吸收氢离子并转化为金属,并同时释放出电子;而在放电过程中,金属会释放出氢离子并重新转化为金属氢化物,同时吸收电子。
负极的化学反应过程与正极相反,共同实现了镍氢电池的充放电。
三、电解质结构镍氢电池的电解质通常是由溶液或凝胶状物质组成,其主要作用是传递离子。
在充放电过程中,电解质会承载正、负极之间的离子传输,使得电池内部的化学反应能够顺利进行。
电解质的选择要考虑到电池的工作温度、电导率等因素,以保证电解质具有较好的离子导电性能。
四、隔膜结构镍氢电池的隔膜起到隔离正、负极的作用,防止直接接触而导致短路。
隔膜通常由聚合物材料制成,具有较好的电离子透过性能。
隔膜要求既能阻止正、负极之间的直接接触,又要保证离子能够自由穿过,以维持电池的正常工作。
此外,隔膜还能防止电池内部杂质的扩散,保证电池的长寿命和安全性。
总结:镍氢电池的结构原理主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极和负极通过化学反应实现充放电,电解质传递离子,隔膜隔离正、负极并保证离子的自由穿过。
这种结构使得镍氢电池具有高能量密度、长循环寿命和较好的安全性能,广泛应用于电动车、储能系统等领域。
镍氢电池知识点介绍
镍氢电池知识点介绍镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。
镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。
镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。
下面小编为大家介绍下镍氢电池知识点。
一、镍氢电池的分类镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。
低压镍氢电池具有以下特点:(1)电池电压为1.2~1.3V,与镉镍电池相当;(2)能量密度高,是镉镍电池的1.5倍以上;(3)可快速充放电,低温性能良好;(4)可密封,耐过充放电能力强;(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路;(6)安全可靠对环境无污染,无记忆效应等。
高压镍氢电池具有如下特点:(1)可靠性强。
具有较好的过放电、过充电保护,可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。
具有良好的比特性。
其质量比容量为60A·h/kg,是镉镍电池的5倍。
(2)循环寿命长,可达数千次之多。
(3)与镍镉电池相比,全密封,维护少。
(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。
二、镍氢电池的结构原理镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。
活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等,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,一般根据使用条件不同的工艺生产电池。
通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。
充放电化学反应如下:正极:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-负极:M+H2O+e-=MHab+OH-总反应:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH注:M:氢合金;Hab:吸附氢;反应式从左到右的过程为充电过程;反应式从右到左的过程为放电过程。
充电时正极的Ni(OH)2和OH-反应生成NiOOH和H2O,同时释放出e-一起生成MH和OH-,总反应是Ni(OH)2和M生成NiOOH,储氢合金储氢;放电时与此相反,MHab释放H+,H+和OH-生成H2O和e-,NiOOH、H2O和e-重新生成Ni (OH)2和OH-。
镍氢电池知识
镍氢电池基本知识及特点简介一:镍氢电池的特点和二次电池的简介镍氢电池是以镍氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为氢氧化钾)作为电解液制成的电池。
这种电池是早期镍镉电池的替代产品,相对于镍镉电池来说,镍氢电池具有更加引人注目的优势。
它大大减少了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池的使用更加方便,循环使用寿命更加长久。
此外,镍氢电池还具有电容量高、放电深度大、耐过充和过度放电、充电时间短等明显的优点。
下面列出目前使用的四种可充电池化学反应式。
电池标称电压:1.2V电池标称电压:1.2V电池标称电压:3.6V电池标称电压:2.0V上述电池中,铅酸电池的电解液为硫酸(H2SO4),镍镉与镍氢电池的电解液均为氢氧化钾(KOH),锂离子电池的电解液则为含有锂盐的有机液体或固态高分子电解质;镍镉与镍氢电池使用相同的正电极,即氧化镍的氢氧化物(NiOOH);镍氢电池的负极为镧系元素(A)与镍(B)形成的储氢材料,有AB5和AB2两种化学物。
镍氢电池的充放电反应可视为氢离子(H+)在正、负电极间的来回运动。
锂离子电池的正电极材料在上面反应式中以锂钴氧化物(LixCoO2)为例的,事实上,这类材料的发展方兴未艾,包括锂锰、锂镍、锂锡及锂钒等氧化物,而锂离子电池的充放电反应则是锂离子(Li+)在正、负电极间的来回运动。
总言之,二次电池均靠氧化还原反应来实现,在充电时将电能储存为化学能,然后在放电时将化学能转换为电能。
二、影响镍氢电池性能的几个因素影响镍氢电池性能的因素有很多,包括正/负极板的基材,贮氢合金的种类,活性物质的颗粒度,添加剂的类别和数量,以及制作工艺、电解液、隔膜、化成工艺等许多方面。
下面就添加剂(Co)、电解液、隔膜以及化成工艺等对电池性能的影响这几方面进行一下简要的探讨。
1、正极添加CoO对电极性能的影响将钴添加到Ni(OH)2电极中,主要是以形成高导电性之CoOOH,在活化阶段充电过程中,被氧化成CoOOH,从而提高极片的导电性,由于此反应不可逆,因此添加Co对电极的容量并无贡献。
镍氢电池基础知识
正极基体:发泡镍(约1.6--1.7mm厚),或冲孔镀镍 钢带 (0.06--0.08mm厚) 正极集流体:镍带(约0.1mm厚)
镍氢电池结构——负极
负极基体:铜网、钢网(约 0.22~0.32mm厚) 钢带(约0.04~0.08mm厚)
负极物质: MH:吸氢合金 HPMC :羟丙基甲基纤维素 TEN:保水增稠 SBR :丁苯橡胶 ,粘结剂
4.3 镍氢电池结构
• 正极: 活性物质(Ni(OH)2) 、导电剂、溶剂、粘结剂、基 体。 • 负极: 活性物质(储氢合金粉)、 粘合剂、溶剂、导电 剂、基体 • 隔膜:PP+PE • 电解液:KOH+LiOH • 外壳:钢壳、盖帽、极耳
镍氢电池结构——正极
焊点:(约4~8个) 正极物质:球镍+亚钴+PTFE
研制金属氢化物-镍电池
低压氢镍电池
(-)MHKOH或NaOH NiOOH(+)
正极活性物质: NiOOH(三价镍的氢氧化物)
负极活性物质: 储氢合金(MH)
电解液: KOH/NaOH
隔膜: 采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布 额定电压: 1.2V
低压镍氢电池的发展
+ 20世纪60年代,PHilips实验室发现LaNi5系多元储氢合金材料具 有可逆的吸放氢性能;
Capacity charge(%)
由图看出,环境温度越高,充电电压越低.
镍氢电池不同电流充电特性
由图看出,在较高电流充电后期必然出现充电电压 下降和温度上升的现象,由此可以作为快速充电的 控制方法,即用—ΔV和t控制;电流越大,充电电压 越高.
镍氢电池不同电流放电曲线
镍氢电池温度特性
Ni/MH电池在20℃条件下的放电性能最佳。由于低温下(0℃以 下)MH的活性低和高温时(40℃以上)MH易于分解析出H2,致使 电池的放电容量明显下降,甚至不能工作。
镍氢电池知识
镍氢电池的优势-冬较低的成本-冬良好的快充性能-冬循环寿命长-冬无记忆效应-无污染绿色电池-冬 泛的温度使用范围-冬安全性能好
镍氢电池电池的应用-Ni-MH蓄电池目前的应用领域已远不是局限在移-动通信和移动计算应用领域, 是涉及五光十色-的应用领域,如专业的和消费类电动工具、视频-设备、无绳化真空设备以及个人便携设 领域等。-?这些应用领域覆盖各种各样的具体应用,大到远-程通信设备的ups系统和电动车辆,小到 动自行-车的电源、照明设备乃至美容工具等的电源,不-一而足。
B.按电解质性质分类-按电解质性质可分为酸性电池(铅酸电池、-碱性电池(氢镍电池)、中性电池、 机电解质-电池(锂离子电池,如Li-Mn02、非水无机电解-质电池L-S0C1,锂-亚硫酰氯和 体电解质电池。
C.按活性物质的保存方式分类-按活性物质的保存方式可以分为:活性物质保存-在电极上面,其中有一 电池和二次电池两种;-活性物质保存在电池之外,使用时通入电-极,这类有非再生型燃料电池-和再生 电池。-f1H1-图505280056,0U
第二节、镍氢电池特点
镍氢电池的特点-镍氢蓄电池是iCd蓄电池的新发展,体积能量密度-高,而且对环境无污染和无记忆效 ,受到广大用-户的欢迎。-它具备较高的容量,可大电流放电,允许再充电次-数高达500~1000 ,价格日趋合理(预计今后3~-5年内,每年成本可下降3%,并且可利用现行的-NiCd蓄电池的充 设施,因而Ni-MH蓄电池获得广-泛应用。
3、一次电池与二次电池的有哪些异同点?-?一次电池只能放电一次,二次电池可反复充放电-循环使用 ?二次电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆-变化,因此设计时必须调节这些变化,而一次电-池内 则简单得多,因为它不需要调节这些可逆-性变化-。一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般-充 电池,但内阻0.2-0.52远比二次电池-大,因此负载能力较低-冬另外,一次电池的自放电远小于 次电池。
镍氢电池研究报告
镍氢电池研究报告
镍氢电池是一种新型的可充电电池,其正负极为氢气和镍氢化物。
该电池能够具有高能量密度、长生命周期、高可靠性等优点,因而备受关注。
一、镍氢电池的结构
镍氢电池的结构主要包括正极、负极、隔膜、电解质和集流体等五部分。
其中正极采用氢气,负极采用镍氢化物,电解质采用氢氧化钾溶液,隔膜采用聚丙烯膜。
二、镍氢电池的工作原理
镍氢电池的工作原理是通过氢气在正极吸收电子并与电解质中的氧离子结合,生成去离子后的水,同时释放出一个电子和一个阳离子。
正极中产生的电子通过外电路经过负极流回正极中,从而完成电化学反应。
镍氢电池具有高能量密度、长寿命、高可靠性、无污染、低温性能好等优点。
其具有不易发生内部短路,极地化现象也不明显的特点。
同时,它还可以在低温环境下使用,在电动车辆、航空等领域得到了广泛应用。
镍氢电池的缺点在于成本较高,同时其正负极之间的电压差较大,给电池组的设计带来了一定难度。
镍氢电池在电动车辆、无人机、太空航天、军事、航空等领域均有广泛应用。
其中在电动车辆上的应用尤为广泛,因为其高能量密度和长寿命能够满足电动车辆的需求。
六、镍氢电池的发展前景
随着科技的不断发展和应用领域的扩展,镍氢电池的应用将越来越广泛。
未来,镍氢电池有可能会成为3C电子产品、新能源汽车等领域中的重要电池之一。
镍氢电池
二﹑高压氢-镍电池
高比能量
循环寿命长 耐过充过放能力强 可通过氢压指示电池荷电状态
1.高压氢镍电池的工作原理
镍氢电池是以氢氧化镍作为正极,氢气作为负
极,氢氧化钾溶液做电解液。 (-) Pt,H2∣KOH(或NaOH) ∣NiOOH (+)
2.氢镍单体电池结构
密封件 正极柱 压力容器 正汇流条 电极组 下压板 绝缘垫圈 负极柱 注入孔 氢镍单体电池剖面结构示意图
气体扩散网 氢电极(Pt) 气体扩散网
隔膜 镍电极
氢电极(Pt)
隔膜 镍电极
(a)背对背式
(b)重复循环式
氢镍电池中电极对排列形式
3.高压氢镍电池的电性能
1)氢-镍电池的充放电性能
2)自放电特性
3)电池工作寿命
(1)镍电极膨胀
(2)密封壳体泄漏
(3)电解液再分配
三﹑金属氢化物-镍(MH-Ni)电池
镍氢电池
主要内容:
电池组成及工作原理
储氢合金材料
镍氢电池的优缺点 电池保存和恢复方法
重点:
蓄电池:工作原理
正极: Ni(OH)2 负极:储氢合金
一﹑概
1.电池组成
述
电池组成: (–)MH︱KOH︱NiOOH(+)
镍氢电池 保存方法
镍氢电池保存方法简介镍氢电池是一种可充电电池,使用镍和氢化物作为其正负极之间的活性物质。
它们具有高能量密度、长寿命、无污染等优点,因此被广泛应用于便携式电子设备、电动车辆等领域。
为了延长镍氢电池的使用寿命和保持其性能,正确的保存方法是非常重要的。
保存温度镍氢电池的典型工作温度范围为-20至45,因此在保存时也应尽量控制在这个范围内。
过高或过低的温度都会影响电池的性能和寿命。
在长期存储时,建议将电池保存在室温下,避免暴露在过热或过冷的环境中。
避免受潮镍氢电池对潮湿的环境非常敏感,因此应将其保存在干燥的环境中,避免接触水分。
潮湿的环境可能导致电池产生腐蚀,降低其性能并缩短其使用寿命。
为了防止电池受潮,可以将其放入密封袋中,并在放入保存箱中添加干燥剂,如二氧化硅。
避免受到外力碰撞在保存镍氢电池时,应避免受到外力碰撞。
电池的外壳由易碎材料制成,如果受到撞击可能会导致电池漏液或其他损害。
因此,在存储时应注意轻拿轻放,避免将电池与尖锐物体共同存放。
充电状态在准备将镍氢电池长时间存储之前,应将其充电至约60%-70%的容量。
这是因为电池在长期放置后,容量会自然衰减,如果存储时已处于充满状态,可能会导致电池过度放电,降低其寿命。
另外,充电状态过低也会对电池造成损害,因此在存储之前需要充电至适当的容量。
存放位置正确的存放位置也是影响镍氢电池保存的重要因素。
首先,电池应存放在干燥、通风的地方,以确保其不受潮湿或高温环境的影响。
其次,电池应远离易燃和易爆材料,以防发生意外。
最后,为了避免静电对电池产生干扰,应将电池与金属物体分开存放。
定期检查即使在存放期间,定期检查电池的状态也是很重要的。
应检查电池外壳是否有破损或变形,以及是否有液体泄漏的迹象。
如果发现问题,应立即将电池更换或咨询专业人士的建议。
结论通过正确的保存方法,我们可以延长镍氢电池的使用寿命,减少不必要的损害。
在存放镍氢电池时要注意合适的温度、避免受潮、避免外力碰撞等因素。
镍氢电池原理
镍氢电池原理
镍氢电池是一种新型的蓄电池,它具有高能量密度、无污染、无记忆效应等特点,因此在电动汽车、储能系统等领域具有广泛的应用前景。
那么,镍氢电池的原理是什么呢?
首先,我们来了解一下镍氢电池的结构。
镍氢电池由正极、负极、电解液和隔
膜组成。
正极由氢氧化镍、镍、钴、锰等金属氢化物组成,负极由氢氧化镍、镍、钴、锰等金属组成,电解液一般采用氢氧化钾。
当镍氢电池放电时,正极的氢氧化镍被氢化成氢氧化镍,负极的氢氧化镍被氧化成氢氧化镍,电解液中的氢氧化钾则起到电子传导和离子传递的作用。
其次,镍氢电池的充放电原理是怎样的呢?镍氢电池的充电是通过外部电源提
供电流,使电池内的氢氧化镍氧化成氢氧化镍,氢氧化镍氢化成氢氧化镍。
而放电则是通过外部负载消耗电流,使电池内的氢氧化镍还原成氢氧化镍,氢氧化镍氧化成氢氧化镍,从而释放出电能。
在充放电过程中,电解液中的氢氧化钾起到传导离子的作用,使得电池内部的化学反应能够顺利进行。
此外,镍氢电池的工作原理还涉及到氢氧化镍和氢氧化镍之间的化学反应。
在
镍氢电池的放电过程中,氢氧化镍和氢氧化镍之间发生氧化还原反应,从而释放出电能。
而在充电过程中,这些化学反应则是逆向进行的。
通过这些化学反应,镍氢电池能够实现充放电循环,从而实现能量的存储和释放。
综上所述,镍氢电池的原理主要涉及到正极、负极的化学反应以及电解液的作用。
在充放电过程中,氢氧化镍和氢氧化镍之间的化学反应起到了至关重要的作用,从而实现了电能的存储和释放。
镍氢电池作为一种环保、高效的蓄电池,具有广阔的应用前景,相信随着技术的不断进步,它将在未来的能源领域发挥越来越重要的作用。
镍氢电池特点
镍氢电池特点
镍氢电池是一种充电电池,具有以下特点:
1. 镍氢电池具有高能量密度、高容量、长寿命的优点,可以满足高功率设备的需求。
2. 镍氢电池具有较高的充电效率,可以在较短时间内完成充电,并且不会出现记忆效应的问题。
3. 镍氢电池具有较低的自放电率,即使长时间不使用,也能够保持较高的电量。
4. 镍氢电池的环保性能优良,不含汞、铅等有毒物质,对环境没有污染。
5. 镍氢电池的成本相对较低,能够满足大规模应用的需要。
总之,镍氢电池具有高性能、环保、经济等优点,是现代电子科技发展中重要的能源选择之一。
- 1 -。
镍氢电池 能量密度
镍氢电池能量密度镍氢电池是一种二次电池,广泛应用于便携式电子设备、电动车等领域。
在了解镍氢电池的能量密度之前,我们先了解一下什么是能量密度。
能量密度指的是单位体积或单位质量的物质所存储的能量。
在电池领域中,能量密度通常以单位体积的容量或单位质量的容量来表示。
能量密度越大,意味着单位体积或单位质量的电池储存的电量越多,从而能够提供更长的使用时间。
相比于其他二次电池技术,镍氢电池具有较高的能量密度,以下是一些相关参考内容:1. 镍氢电池的能量密度较高,通常在50-70 Wh/kg之间。
其中,Wh是表示瓦时的单位,1 Wh表示在电流为1安培,电压为1伏特时,电池可以提供1瓦的能量。
kg表示千克,即电池质量。
因此,50-70 Wh/kg表明每千克镍氢电池可以提供50-70瓦时的能量。
2. 相较于镍镉电池的能量密度,镍氢电池的能量密度更高。
镍镉电池通常在30-40 Wh/kg左右。
这是由于在镍氢电池中,氢气储存能力较大,能够提供更多的能量。
3. 镍氢电池的能量密度也取决于其设计和制造工艺。
通过改变电池内部结构、电极材料以及电解质等因素,科学家们一直在努力提高镍氢电池的能量密度。
近年来,借助于先进的技术和材料,已经成功制造出能量密度超过70 Wh/kg的镍氢电池。
4. 镍氢电池在电动汽车领域的应用也可以看出其较高的能量密度。
电动汽车通常使用的是大容量的镍氢电池组,能够提供足够的能量来驱动电动马达。
这也是为什么现在电动汽车的续航里程可以超过几百甚至上千公里的原因之一。
综上所述,镍氢电池具有较高的能量密度,通常在50-70Wh/kg之间。
随着科学技术和材料的进步,我们有望在未来看到能量密度更高的镍氢电池问世,从而进一步推动电动汽车和便携设备的发展。
镍氢电池用途
镍氢电池用途镍氢电池(Nickel-hydrogen battery)是一种高性能、环保的二次电池,具有较高的能量密度和长寿命,被广泛应用于各种领域。
本文将介绍镍氢电池的用途,展示其在不同领域的重要作用。
镍氢电池在航天领域有着广泛的应用。
航天器需要可靠的电源系统来提供电能,满足各种任务的需求。
镍氢电池具有高能量密度和长寿命的特点,能够满足航天器长时间的电能供应需求。
例如,航天器的动力系统、通信设备以及科学实验装置等都可以使用镍氢电池作为主要电源。
镍氢电池的高可靠性和稳定性,使其能够在极端的环境条件下正常工作,保障航天任务的成功。
镍氢电池在电动交通工具领域也有着重要的应用。
随着环保意识的提高和对能源消耗的关注,电动交通工具逐渐成为未来出行的趋势。
而镍氢电池作为一种高性能的电池,被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车等交通工具中。
镍氢电池具有较高的能量密度和快速充放电能力,能够满足电动交通工具长时间行驶的需求。
同时,镍氢电池的长寿命和环保性也符合电动交通工具对电池的要求。
镍氢电池在通信领域也有着重要的应用。
通信设备需要稳定可靠的电源来保证通信的正常进行。
镍氢电池具有高能量密度和长寿命的特点,能够为通信设备提供持久的电能供应。
无线基站、通信终端等设备都可以使用镍氢电池作为备用电源,以应对突发情况或电网故障。
镍氢电池的高可靠性和快速充电能力,能够确保通信设备的正常运行,保障通信网络的稳定性。
镍氢电池还广泛应用于科研领域和户外探险等场景。
科研实验通常需要稳定、可靠的电源来供应设备的电能需求,镍氢电池能够满足这些要求。
户外探险活动中,电源是一项关键需求,而镍氢电池的高能量密度和长寿命能够满足户外探险者长时间使用电子设备的需求。
镍氢电池具有高能量密度、长寿命、环保等优点,在航天领域、电动交通工具、通信领域以及科研、户外探险等领域都有重要的应用。
随着科技的不断进步和镍氢电池技术的不断改进,相信镍氢电池的应用领域还将进一步拓展,为各行各业提供更可靠、高效的电源解决方案。
《镍氢电池基本知识》课件
05
镍氢电池的优缺点
优点
高能量密度
镍氢电池具有较高的能 量密度,能够提供较长
的续航里程。
环保
镍氢电池中的成分可以 回收再利用,对环境友
好。
快速充电
镍氢电池支持快速充电 ,缩短了充电时间。
安全性高
镍氢电池相对稳定,不 易发生燃烧或爆炸等危
险情况。
缺点
成本高
镍氢电池的材料成本和制造成本相对较高。
自放电率较高
影响因素
实际应用
在选择镍氢电池时,需要根据设备的 功率需求和体积限制来选择合适的容 量。
电池容量受到正极材料、负极材料、 电解液和电池结构等因素的影响。
电池内阻
电池内阻
指电池内部的电阻,是衡量电池 性能的一个重要参数。镍氢电池 的内阻相对较小,充放电效率较
高。
影响因素
电池内阻受到正负极材料、电解液 浓度和电池结构等因素的影响。
详细描述
电池的能量通常以“毫安时”(mAh)或“安时”(Ah)表示,反映了电池在特定电流下能够提供的电量。电 池的功率则以“瓦特”(W)表示,反映了电池在单位时间内能够提供的能量。镍氢电池具有较高的能量密度和 功率密度,适用于各种应用场景。
03
镍氢电池的构成
正极材料
氢氧化镍
作为正极活性物质,能够提供电池的 能量。
放电过程
总结词
放电过程是镍氢电池能量释放的过程,当电池接入负载后, 电子和离子开始流动以提供电能。
详细描述
在放电过程中,负极中的氢离子与电子结合形成氢气,同时 电子通过外部电路传递到正极,为负载提供电能。放电过程 中,正负极间的电位差逐渐减小。
电池的能量与功率
总结词
电池的能量和功率是评价其性能的重要参数,分别反映了电池存储和提供能量的能力。
《镍氢电池知识》课件
阳极材料
采用金属氢化物,具有良好的电化学性 能和储存氢的能力。
隔膜
采用聚烯烃隔膜,具有良好的透气性、 离子导电性和化学稳定性。
制造流程
涂布
将浆料均匀涂布在隔膜上,经 过干燥后制成电极。
封装
将电芯放入电池外壳中,经过 பைடு நூலகம்接、注液、封口等工艺制成 电池。
配料
将各种原材料按照一定比例混 合,制成浆料。
组装
镍氢电池的优点
环保
镍氢电池在使用过程中不会产生有害物 质,废弃后可以回收再利用。
高能量密度
镍氢电池具有较高的能量密度,能够提 供较长的续航时间。
充电速度快
镍氢电池充电速度较快,减少了充电时 间。
安全可靠
镍氢电池相对稳定,不易发生爆炸或起 火等安全问题。
镍氢电池的应用领域
01
电动车领域
镍氢电池因其高能量密度和环 保特性,被广泛应用于电动车
领域。
02
混合动力车领域
镍氢电池也是混合动力车的首 选电池之一,如丰田普锐斯等
车型。
03
备用电源领域
由于镍氢电池的自放电率低, 可以长时间保存电量,因此也
被用于备用电源领域。
02
镍氢电池的工作原理
充电过程
总结词
充电过程中,正极材料吸收电子形成氢离子和镍离子,负极材料吸收电子形成 氢气。
详细描述
在充电过程中,正极材料中的氢离子和电子从电解液中分离出来,电子通过外 部电路传递到负极,而氢离子则通过电解液传递到负极。在负极上,氢离子与 电子结合形成氢气,同时释放出电子。
保持生产环境的清洁度和湿度,避 免外界因素对电池质量的影响。
04
镍氢电池的市场前景
镍氢电池的工作原理
镍氢电池的工作原理
镍氢电池(Nickel-metal hydride battery)是一种可充电电池,
其工作原理基于电化学反应。
它由正极(镍氢化物)、负极(金属氢化物)、电解质和分隔膜组成。
当镍氢电池放电时,正极上的镍氢化物发生氧化反应,将氧化镍(NiOOH)转化为氢氧化镍(Ni(OH)2),同时释放出电子
和氧气。
氧化还原反应可示为:
(放电)2NiOOH + 2H2O → 2Ni(OH)2 + O2 + 2e-
在负极上,金属氢化物的氢原子与氢离子结合形成金属和氢气。
金属氢化物的氧化还原反应示例如下:
(放电)MH + H2O → M + OH- + H2 + e-
在电池内部,正极和负极之间通过电解质和分隔膜隔离。
电解质通常是氢氧化钾(KOH)溶液,它扮演着将离子导电的角色。
当镍氢电池充电时,反应过程与放电相反。
外部电源通过电解质将电子输送到正极,还原氢氧化镍为氧化镍。
同时,电源还将电子从负极移除,使金属氢化物重新生成。
镍氢电池相对于其他充电式电池具有优点,如较高的能量密度、长寿命和较低的自放电率。
同时,镍氢电池也具备一定的环境友好性,因为它不使用重金属物质如汞和铅。
在实际应用中,镍氢电池被广泛用于便携式电子设备、混合动
力汽车和储能系统等领域,以满足不同需求下的电能存储和释放。
镍氢电池知识
目录
第一章 电池原理、
第二章、常用术语 第三章、充电方式、充电效率与控制措施 第四章、常见问题与分析 第五章、组合电池知识 第六章、倍特力旳产品与特点
注:本文中附图皆为倍特力之产品。
第一章、电池原理
❖ 1、什么是电池 ❖ 2、电池旳分类 ❖ 3、一次电池与二次电池旳异同点 ❖ 4、镍氢电池旳电化学原理 ❖ 5、镍氢电池旳主要构造构成
❖ 电池容量C=It,单位有Ah, mAh(1Ah=1000mAh)。
2、放电与放电率
❖ 放电指电池向外电路输送电流旳过程
❖ 放电率指放电时旳速率。最常用倍率(若干C) 表达,其数值上等于额定容量旳倍数。 如:容量C=600mAh电池,用0.2C放电,则 放电电流为I=0.2*600=120mA。
7、自放电
❖ 电池在荷电或贮存状态下,因为多种原因而引起 旳容量损失旳现象。
第三章 充电方式、充电效率、控制措施
❖ 1、电池常见旳充电方式 ❖ 2、镍氢电池旳原则充电 ❖ 3、急速充电对电池性能影响 ❖ 4、脉冲充电及对其电池性能影响 ❖ 5、涓流充电 ❖ 6、充电效率 ❖ 7、充电旳控制措施
1、电池常见旳充电方式
❖ 一般,温度越高,充电电压越低、自放电越大; 相反,温度越低,充电电压越高、自放电越小。
❖ 当温度过高或过低时,对电池容量和内阻也有一 定影响,尤其在低温下,容量偏低、内阻增高。
3、什么是过充电?对电池性能有何影响?
❖ 过充电是指电池经一定充电过程充斥电后,再继 续充电旳行为。
❖ 假如充电电流过大,或充电时间过长,产生旳氧 气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变 形,漏液等不良现象。同步,其电性能也会明显 降低。
9、电池电池组无法放电旳原因
能源材料第七讲镍氢电池
缺点: 缺点: 航天用氢镍电池是高压氢镍电池, 航天用氢镍电池是高压氢镍电池, 氢压可达39.4 39.4× 105Pa。压力很高, 氢压可达39.4× 105Pa。压力很高, 以这样高压力的氢气, 以这样高压力的氢气,贮存在薄壁容 器内使用, 器内使用,对于民用来说安全性是个 问题;采用铂等催化剂贵金属催化剂, 问题;采用铂等催化剂贵金属催化剂, 最初投资较高。 最初投资较高。自放电损失与氢气压 力成正比,所以电池的密封需要解决。 力成正比,所以电池的密封需要解决。
2.金属氢化物- 2.金属氢化物-镍电池 金属氢化物
利用金属间氢化物和氢气形成的氢化物 为负极材料,在电池工作范围内, 为负极材料,在电池工作范围内,其稳定 存在的氢分压为1 105Pa, 存在的氢分压为1×105Pa,可用来制造压 力更低的金属氢化物镍电池。 力更低的金属氢化物镍电池。目前民用的 主要品种。 主要品种。 历史:六十年代后期,发现储氢合金; 历史:六十年代后期,发现储氢合金; 1984年 通过采用Co来取代LaNi5 Co来取代LaNi5中的部 1984年,通过采用Co来取代LaNi5中的部 Ni,提高了LaNi5寿命。 LaNi5寿命 分Ni,提高了LaNi5寿命。从而在世界上 掀起了MH Ni电池研制的热潮 MH- 电池研制的热潮。 掀起了MH-Ni电池研制的热潮。
2.金属氢化物氢镍电池 2.金属氢化物氢镍电池 正极反应: 正极反应: 2NiOOH+ 2OH- 2NiOOH+2H2O+2e→2Ni(OH)2+2OH- 正极反应与高压氢镍电池相类似。 正极反应与高压氢镍电池相类似。 负极反应氢是储存在储氢合金中, 负极反应氢是储存在储氢合金中,而不是存 在于电池壳体内的气体。 在于电池壳体内的气体。 负极反应: H2+2 OH-→2 H2O+2e OH- 负极反应: Hs →Ha 固体里的氢, Hs 固体里的氢,Ha 气体氢 总反应 过充电, 产生氧气, 过充电,Ni(OH)2产生氧气,与储氢合金中的 氢反应,产生水; 氢反应,产生水; 过放电,NiOOH产生氢气 产生氢气, 过放电,NiOOH产生氢气,可以被负极过量的 储氢合金吸收。 储氢合金吸收。
镍氢电池的性能衰退原因及修复措施
镍氢电池的性能衰退原因及修复措施引言镍氢电池(Nickel-Metal Hydride battery,简称Ni-MH电池)以其高能量密度、环保无污染等优点,在许多应用领域得到了广泛应用。
然而,随着使用时间的增长,镍氢电池的性能会逐渐衰退,这给其稳定可靠地使用带来了一定的困扰。
本文将介绍镍氢电池性能衰退的原因,并提出修复措施,希望对解决这一问题提供一定的帮助。
1. 镍氢电池性能衰退原因1.1. 电极材料的损失镍氢电池的正极材料主要是氢化镍(Ni(OH)2),而负极材料则为一种由稀土合金组成的金属氢化物。
随着电池的充放电循环,电极材料会发生一系列复杂的化学反应,从而导致其结构和性质的改变,最终引起电极材料的损失。
这种损失会导致电池容量的降低和循环寿命的缩短。
1.2. 活性物质的过度腐蚀在一些特定的工况下,如电流过大或过充放电等,电池中的活性物质可能会被过度腐蚀,失去活性,从而导致电化学反应的速率降低,影响电池性能。
这种过度腐蚀现象会引起电池内部阻抗的增加,从而导致放电能力下降。
1.3. 电池内部短路在电池的使用过程中,如果电池内部的正负极之间存在直接的电子或离子通路,就会形成电池内部短路。
电池内部短路会导致电流通过短路通路而绕过活性物质,降低电池的充放电效率和容量。
长时间的电池内部短路可能会导致电池完全失效。
2. 镍氢电池性能修复措施2.1. 恢复电极材料活性为了修复镍氢电池中电极材料的活性,可以采用电化学方法进行处理。
一种常用的方法是使用特定的电流和电压进行充放电循环,以促使电极材料重新活化。
此外,还可以尝试使用化学溶液进行清洗,去除电极表面的氧化物和杂质,从而改善电极材料的性能。
2.2. 减少过度腐蚀为了降低活性物质的过度腐蚀,应合理控制电池的工作条件。
例如,在充电过程中,应使用恰当的电压和电流进行控制,避免过度充电。
此外,还应避免使用过大的电流放电,以减少活性物质的过度腐蚀。
2.3. 预防和处理电池内部短路为了预防和处理电池内部短路,首先应确保电池内部的构造和装配质量良好,避免电极直接短路。
镍氢电池简介
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1.1 MH-Ni 电池的基本原理
(2) 放电反应过程 MH-Ni 电池放电时,NiOOH得到电子转变为Ni(OH)2,金属氢化物 (MH)内部的氢原子扩散到表面而形成吸附态的氢原子,再发生电化学反 应生成储氢合金和水。氢原子的扩散步骤仍然成为负极放电过程的控制 步骤。
过放电时,正极上可被还原的NiOOH已经被消耗完,这时H2O在镍电 极上被还原。 2 H O 2 e H 2 OH 2 2 正极:(镍电极): H 2 OH 2H 2O 2e 负极:(储氢合金电极): 2
Re(OH)3的形成: 正极析出的氧气 与合金粉末形成 Re(OH)3
Re(OH)3的增长: 随着充放电次数 的增加, Re(OH)3不 断增加,合金吸氢量 减少,电池内氢压增 大。
பைடு நூலகம்
氢气泄漏和电解质溶 液损失: 氢压增加到一定 程度之后,氢气泄漏, 电解液损失,电池容 量减小。
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储氢合金
在MH-Ni电池中,负极材料以储氢合金为活性物质, 因而负极又称为储氢电极(MH电极)。储氢合金在充电 和放电过程中,伴有吸氢和放氢反应,设计电极表面电化 学及体相扩散过程。特别是在大电流或高温工作时,储氢 电极对电池的综合性能有着极为重要的影响。
过充电时:
过放电时: 正极上析出的氢气通过隔膜扩 散到负极表面可以被储氢合金 迅速吸收,否则,在电池过放 电时,MH电极上会析出氧,使 MH合金氧化。
正极上析出的氧气可以通过 隔膜扩散到负极表面与氢复 合,还原为H2O和OH-进入 电解液,避免电池内压升高。
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1.1 MH-Ni 电池的基本原理
1.1.3 MH-Ni电池的电极反应过程
MH x xOH
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镍氢电池的现状与发展程天国摘要:镍氢电池于1988年进入实用化阶段,1990年在日本开始规模生产,此后产量成倍增加。
目前在日本,三洋、松下和东芝形成了三足鼎立的局面,所占市场份额分别为40%、30%和20% ,生产能力已达到1500万只/月。
最近报道,三洋公司出资9000万美元购买了东芝镍氢电池生产线,使三洋公司镍氢电池的生产能力占日本总生产能力的60%以上。
关键词:小型化;低电压;高容量;新品种化1.镍氢电池的性能状况一、能量密度体积比能量:提高材料性能和增加电池内填充密度,镍氢电池体积能量密度从1990年的180W h/L 增长到1997年的360Wh/L,与锂离子电池相当。
镍氢电池的高比能量使其在移动电话、笔记本电脑等领域内具有非常大的竞争力。
质量比能量:从开始的55Wh/kg上升到77Wh/kg,但电池的单位质量仍然是锂离子电池的1.5倍。
目前轻型贮氢合金如V-Ni基和Mg-Ni基合金正在开发研究之中。
电池的成本成本已降低至最初的1/3,几乎达到了与镍镉电池相同及低于锂离子电池成本的1/2。
二、功率特性在保持镍镉电池1.5倍的能量密度前提下,放电性能从5C率提高到20C率。
现在,高功率镍氢电池已经进入长期被镍镉电池垄断的电动工具市场。
环境保护对镍镉电池的限制给镍氢电池提供了一个很好的进军电动工具市场的机会。
这个市场大约需电池5亿只/年。
目前,提高Mm-Ni5基合金功率特性的研究正在进行。
高功率镍氢电池已经在HEVs找到了新的市场。
三、发展方向在小型二次电池领域,Ni-MH电池在市场竞争中面临镍镉电池和锂离子电池两面夹击。
在价格方面镍镉电池占据优势;在比能量方面Ni-MH电池不如锂离子电池,在与镍镉电池的竞争中,Ni-MH电池通过实现规模化生产,降低了生产成本,迅速取代了部分镍镉电池市场,并在近年来发展迅猛的移动通讯、便携式电脑领域站稳脚跟。
为了与锂离子电池竞争,Ni-MH 电池正在向高容量化方向发展。
目前,AA电池容量已达1400~1800mAh,4/3A电池容量达到3 500~4500mAh,体积比能量达360Wh/L 以上,已超过了目前锂离子电池产品。
表2为近年来日本东芝公司镍氢电池容量上升情况。
表2 日本东芝公司镍氢电池容量上升情况(mAh)电池型号 1997年 1997~1998年 1999年AAA 590 700 800L-AAA 690 800 9004/5AA 1120 1300 -AA 1280 1500 16004/3A 3500 4000 4500日本汤浅(Yuasa)公司圆筒型AAA750型(单4型)镍氢电池达到世界最高容量,AAA850型将于今年10月开始上市出售(样品已于5月开始出厂)。
该电池可与锂离子电池匹敌,具有优良的体积能量密度和耐高温性能、自放电量与原来的产品相比减少了1/2 。
同时采用该公司具有专利权的游离球状镉和高密度氢氧化镍活性物质。
虽然镍氢电池的体积比能量已超过了锂离子电池,但其质量比能量仍然低于锂离子电池,所以轻型贮氢合金和高比容的正极活性物质正在开发之中,以提高镍氢电池的质量比能量。
表3 日本汤浅(Yuasa)公司高容量电池的技术指标型号形式电压容量AAA750 单 1.2V 750mAh(Lowest700mAh)AAA850 - 1.2V 850mAh(Lowest800mAh)另外,由于移动电话继续向小型化、低电压趋势发展,AAAA型Ni-MH电池产品现已问世。
总之,小型Ni-MH电池将朝着低成本化、高容量化、轻型化、新品种化等方向发展。
二、镍氢动力电池的现状与发展方向1.电动车用动力电池发展背景除作为电子信息领域迫切需求的小型移动电源外,镍氢电池可能成为电动车的电源之一。
近年来,人们对城市空气质量及地球石油资源危机等问题日趋重视,保护环境,节约能源的呼声日益高涨,促使人们高度重视电动车及其相关技术的发展,美国、法国、中国的上海市等均相继通过立法限制燃油车,大力发展电动车。
受国情影响,欧美等发达国家如美国、德国、法国、日本等国家开发的电动车以电动汽车为主,同时包含一部分电动摩托车和电动自行车;发展中国家尤其是中国内地以及中国的台湾、香港地区,近期的电动车市场主要为电动摩托车和电动自行车。
据统计,国内已有200家公司、企业着手小型电动车的开发、生产和应用,同时,部分单位开展了电动汽车的开发应用。
迄今为止,制约整个电动车行业发展的主要因素是电动车用电池。
从20世纪90年代初,日本、美国、法国、德国等国家纷纷制定了相应的电动汽车用动力电池发展计划,如美国能源部(DOE)、国家电源研究所与通用、克莱斯勒、福特三大汽车公司组成的先进电池联合体(USABC)于1991年底签定一项协定,计划在4年中投资262亿美元用于电动车电池的开发,现第一阶段的合同已完成,其中以Ni-MH动力电池为中期发展目标的DOE-USABC计划指标基本达到,1997年底,GM-Ovonic公司已开始批量生产Ni-MH动力电池,并装备了30辆Chevy S-10电动汽车进行试车运行;1998年该公司又进一步扩大了Ni-MH动力电池的年产量,日本政府也有一个由11家公司参加的投资近16亿美元的计划,开发电动车用蓄电池。
根据美国USABC和日本公司对各种电动车用电池的性能以及发展潜力比较论证,综合考虑电池的可靠性、安全性、电池材料的资源与环境问题以及电池性能的发展趋势,确定镍氢电池是近期和中期电动车用首选动力电池。
电池的开发研究状况美国Ovonic公司开发了从20Ah至150Ah系列高能方形密封镍氢电池(吸氢合金为AB2系),电池能量密度可达70~90Wh/kg,已在电动助力车、摩托车、工具车和4人座轿车上试用。
另外,美国Ovonic公司与通用公司合作开发的HEV-20(20Ah)、HEV-30(30Ah)、HEV-60(60Ah) ,均为方形密封高功率型电池。
日本松下公司开发了HEV-6.5电池(6.5Ah),其功率密度高达500W/kg。
1996年松下与丰田合作推出EV-95(容量100Ah)电池用于RAV电动车,一次充电可行驶215km ,最高时速125km;松下、汤浅、东北电力/古河公司分别推出电动汽车用95~100Ah方型镍氢电池;1999年日本研制的高能型镍氢动力电池驱动一辆四轮5座电动轿车,一次充电行驶距离达500km,平均时速100km,将于6月份进行2万km的环球旅行。
1998年“京都新闻”报道日本蓄电池公司首次推出电动汽车用100Ah镍氢圆柱型电池,输出功率达200W/kg。
电池直径 57mm,高230mm,耐压能力是方型电池的5倍。
该电池可能成为EV的候选电池之一;松下、汤浅、古河公司分别推出电动汽车用95~100Ah方形Ni-MH电池;1999年3月,三洋公司将D型7Ah Ni-MH电池用于电动助力自行车,投放市场5000辆。
表4为松下电动车用镍氢电池的主要性能指标。
表4 日本松下电动车用镍氢电池的主要技术指标性能参数 EV-95 EV-28 HHR650D标称电压/V 12 12 7.2标称容量/Ah 95 28 6.5比能量/Wh·kg-1 63 58 41比功率(80%DOD)/Wh·kg-1 200 300 500质量/kg 18.7 6.0 1.1尺寸/mm 116×175×388 75×110×388 φ34×380德国Varta公司开发的HEV-10(10Ah)电池,其能量密度为50~70Wh/kg,功率密度为500W/kg 。
法国Saft公司开发研制的电池,容量为100Ah,电池能量密度在50~70Wh/kg之间。
我国的北京有色金属研究总院早在20世纪80年代末就对电动车用Ni-MH动力电池及其相关材料进行了大量研究,1993年成功运行由0.84kWh(35Ah,24V)动力电池组带动的电动三轮车;1996年又运用14.4kWh(120Ah,120V)电池组,在国内首次成功驱动电动汽车。
在国家“863”计划支持下,开展了系列密封Ni-MH动力电池的开发工作,电池比能量均达到50~70Wh/kg。
我国开发的系列小型圆柱型动力电池已装配电动助力车投放市场。
开发动向及趋势大容量(高比能型)Ni-MH动力电池仍占据重要地位,它主要用于纯电动汽车(EVs)。
虽然纯动汽车目前离商品化还有一段距离,但各国都投入大量的财力、物力进行研究开发。
其中美国的Ovonic、法国的Saft、德国的Varta、日本的古河、汤浅、松下等公司在此方面开展工作较多,表5为国外几家公司研究机构开发的电动车用大容量Ni-MH动力电池的性能情况。
目前,美国Ovonic公司已与通用公司、日本松下已与丰田公司合作计划实现电动车用Ni-MH 动力电池的产业化。
表5 电动车用大容量Ni-MH动力电池性能情况对比公司名称电池容量/Ah 电压/V 电池尺寸/mm 电池比能量/Wh·kg-1美国Ovonic公司 100,90,50 13.2,13.2,12 412×102×179 70,70Saft法国公司 100 12 390×120×195 60日本古河电池公司 100 12 280×165×205 60日本汤浅公司 97 12 388×116×175 65日本松下电池公司 100 12 388×116×175 70混合型电动车(HEV)的发展促进了高功率Ni-MH动力电池的发展。
混合型电动车被认为是目前最实用、最具有前景的清洁车型。
日本松下与丰田合资生产的混合型电动汽车采用1.4L高效发动机,6.5Ah电池240只串联,电池组总重40kg,耗油下降1倍,行程700多公里,排污为汽油机的1/20。
该混合型电动汽车于1997年上市,现月产5000辆,售价每辆215万日元。
据估计到2010年,将生产150万辆电动汽车,其中95%将为混合型电动汽车。
美国能源部调查结果也表明,HEV将成为市场的主流产品。
估计2020年HEV将占世界汽车总数的50%。
据日本野村综合研究所分析,镍氢电池由于技术成熟,今后5年内(2005年前),HEV所用电池将以镍氢电池为主(占95%),从2006年至2020年锂离子电池的应用比例将上升至40%,镍氢电池仍将占60%,高功率Ni-MH电池成为今后发展的趋势。
表6为近年来高功率型Ni-MH动力电池的开发情况。
德国Varta公司也开发了HEV-10混合型电动车用高倍率(HP)及超高倍率(UHP)Ni-MH动力电池,研制的电池最高比率可达800W/kg(UHP)。