碱性电池

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