碱性电池
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碱性电池概述
•分类:碱性电池主要包括碱性镉镍电池、碱性铁镍电池、碱性锌镍电池和氢镍电池等;
•电解液:氢氧化钾和氢氧化钠溶液;•正极材料:镍电极
•负极材料:镉、铁、锌和金属氢化物
工业和空间用镉镍电池
工业和空间用镉镍电池
开口烧结式镉镍电池
便携式密封镉镍电池
便携式密封镉镍电池
圆柱形密封镉镍电池充放电曲线
便携式金属氢化物/镍电池
优点
容量高于镉/镍电池
无镉,无环保问题
能快速充电
循环寿命长
贮存寿命长(在任何充电
状态下)
扣式密封金属氢化物/镍电池圆柱形密封金属氢化物/镍电池
9V密封金属氢化物/镍电池矩形密封金属氢化物/镍电池
优点锌/镍电池的主要优缺点
缺点
能进行快速充电
密封免维护设计
质量比能量高
循环寿命长
环保
原材料丰富
单位能量(W·h)的成本较低体积比能量较低成本高于铅酸电池
密封锌镍电池结构
锌电极
铁镍电池
碱性电池负极材料
•负极材料的分类
•负极材料的电化学性能•负极及负极材料的制备•负极材料常用的添加剂
镉
•镉是灰色有光泽的软质金属,为流放密堆积结构。金属铬的熔点是321.03℃,沸点是767℃,电阻率是6.83*10-6Ω·cm,在20℃时的密
度是8.642g/cm3,镉本身无毒,镉的化合物毒
性很大。
•镉及其化合物是生产碱性镉镍电池负极板的基本原料。镉电极活性材料有海绵镉、氧化镉或氢氧化镉。海绵镉的活性最高。
镍基镉极板
以泡沫镍为基体,可以保证镉粉很好的与氧复合。空白泡沫金镍基部分可以紧贴电池壳内壁,增大了镉电极复合氧的有
效表面积,使电极性能明显提高。
镉负极配比
•镉:铁=1:1或者镉:铁=1.5:1。根据氧化镉的含量和铁粉中铁的含量,计算氧化镉和铁粉的用量,在加入3%的25号变压器油,在Z型和粉机中,将其充分很合均匀,然后过20目筛,得到实用镉镍电池负极物质。
杂质对镉电极的影响
•有害杂质:铊、钙和铝。其中铊的危害最大,可以使镉的结晶变大,减小比表面积,丧失电化学活性;钙影响镉电极的还原。
添加剂对镉电极的影响
•铁:防止镉的结块,保持分散状态,同事,由于铁价格低廉,加入一定量的铁,可降低成本
。但是,铁的自放电作用大,充电时产生较多
氢气,不适用与密封镉镍电池;
•苏拉油和变压器油:有机表面活性物质可使镉保持分散状态,加入此类添加剂,对电极的初
始容量有一定影响。后期容量可提高25%~35%.
添加剂添加剂对镉电极的影响
添加剂对镉电极活性物质利用率的影响
无MgO In2O3 Sb2O3 Co2O3 Fe2O3 ZnO Y2O3
利用率/% 62 67 65 63 52 68 68 66
添加剂添加剂对电池容量和荷电保持率的影响
无MgO In2O3 Sb2O3 Co2O3 Y2O3 ZnO Fe2O3
容量/mA·h
荷电保持率/% 835
74
856
85
838
78
839
73
748
63
847
69
858
79
860
32
海绵镉的制法
•溶液配比
三级硫酸镉0.015kg
硫酸镍0.003kg
软化水1L
•电解工艺
阳极为镉锭,套有涤纶布袋,阴极为镍板或不锈钢板
电解温度<50℃
电流密度3A/dm3
•后期处理:将阴极板上的海绵镉刮下,用水反复冲洗,在70~100℃的烘箱中烘干6~8h,过40目筛子的到海
绵镉。
金属氢化物
•在吸氢金属中加入一定比例的难于形成氢化物的金属做成合金,称为贮氢合金。
•金属间氢化物是金属相,氢化物为晶态,其中氢占据了金属晶格中的间隙位置。
用于贮氢的金属氢化物特点
•金属间化合物能直接并可逆地与形成特定的氢化物相,其中至少有一种金属能直接并可逆地
与氢形成稳定的二元氢化物;
•如果在某一温度下发生反应时,金属原子可以移动,体系可形成热力学稳定结构;
•如果金属原子不能移动,金属原子大致被冻结在远处,只能生成与初始金属间化合物晶格结
构非常相似的金属氢化物。
合金构型储氢合金构型
应用实例所属合金系列
AB
5 AB A2B AB2LaNi
5
MmNi
5
(Mm=混合稀土
Mm=La
0.7
Nd
0.2
Ti
0.1
MmNi
3.6
Co
0.8
Mn
0.4
Al
0.2
TiNi
TiFe
Ti
2
Ni
Mg
2
Ni
LaNi
2
CeNi
2
ZrMn
2
稀土系列
稀土系列
稀土系列
稀土系列
钛系列
钛系列
钛系列
镁系列
锆系列