镍氢电池
镍氢电池的原理简述及应用
镍氢电池的原理简述及应用1. 镍氢电池的原理镍氢电池，也称为镍氢蓄电池，是一种重要的二次电池。
它由正极、负极、电解液三大部分组成。
下面将对镍氢电池的原理进行简述。
1.1 正极镍氢电池的正极采用了镍氢合金。
这种合金能够吸收、释放氢气，并与氢气进行反应。
在充电过程中，正极吸收氢气，并在放电过程中释放氢气。
1.2 负极镍氢电池的负极通常采用金属氢化物。
金属氢化物可以吸收和释放氢气，从而实现电荷储存和释放。
1.3 电解液镍氢电池的电解液通常采用氢氧化钾溶液。
该溶液能够提供离子传导路径，使电池内部的电荷能够在正负极之间传输。
1.4 充放电过程在充电过程中，外部电源向镍氢电池提供电流，将电荷传递到电池的正负极。
正极的镍氢合金会吸收氢气，并在负极的金属氢化物上释放氢气，并存储电荷。
在放电过程中，正负电极的反应反向，从而释放存储的电荷。
2. 镍氢电池的应用镍氢电池由于其较高的能量密度和容量，常常被广泛应用于各个领域。
以下是镍氢电池的主要应用领域：2.1 汽车行业镍氢电池在汽车行业中的应用越来越广泛。
它可以作为电动汽车的动力来源，取代传统的燃油发动机。
镍氢电池具有较高的能量密度和较长的续航里程，可以满足电动汽车的需求。
2.2 通信设备镍氢电池被广泛应用于移动通信设备，如手机、无线对讲机等。
这是因为镍氢电池具有较高的容量和长时间的使用寿命，可以满足通信设备对电力的需求。
2.3 家用电器镍氢电池也常被用于家用电器，如电动牙刷、无线耳机等。
它能够提供持久的电力支持，延长家用电器的使用时间。
2.4 储能系统随着可再生能源的发展，储能系统变得越来越重要。
镍氢电池被广泛应用于储能系统中，用于储存可再生能源的电力。
镍氢电池具有高效的充放电循环能力和长寿命，适合作为储能系统的电力储备。
2.5 航空航天由于镍氢电池具有较高的能量密度和较轻的重量，它们常被用于航空航天领域。
镍氢电池可以提供航空电子设备所需的电力，并满足飞行器对轻量化的要求。
镍氢电池反应方程式
镍氢电池反应方程式嘿，朋友们！今天咱们来聊聊镍氢电池的反应方程式，这就像是一场微观世界里超级有趣的魔法表演呢！镍氢电池充电的时候啊，就像是一群勤劳的小蚂蚁在搬运东西。
正极发生的反应是：Ni(OH)₂ + OH⁻ → NiOOH + H₂O + e⁻。
你看啊，这个Ni(OH)₂就像一个沉睡的小懒虫，在OH⁻这个活力小助手的帮助下，一下子变成了NiOOH这个活力满满的家伙，还顺便产生了水和电子呢，就好像小懒虫觉醒后开始大干一场，还制造出了新的东西。
再看看负极，那更是一场热闹的聚会。
M + H₂O + e⁻ → MH + OH⁻。
这里的M就像是一个神秘的客人，它一遇到水和电子，就像是被施了魔法一样，变成了MH这个新的角色，同时还把OH⁻这个小跟班也带出来了，整个过程就像变魔术一样神奇。
当镍氢电池放电的时候呢，那就是这些家伙们又开始了另一种变化。
正极开始把之前得到的东西还回去，NiOOH + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ +OH⁻。
这NiOOH就像一个慷慨的大富翁，把之前吸收的东西又都释放出来，变回了最初的Ni(OH)₂，还把OH⁻也送了回来，就像把借走的东西还得干干净净。
负极也没闲着呀，MH + OH⁻ → M + H₂O + e⁻。
MH这个家伙就像一个懂事的孩子，把之前得到的OH⁻还回去，自己又变回了原来的M，还产生了水和电子，就像完成了一次成长后的回归。
你可以把这个镍氢电池想象成一个小小的化学工厂，充电就是进货加工，放电就是出货还原。
正极和负极就像两个车间，各自有条不紊地进行着自己的工作。
有时候我觉得这个镍氢电池的反应方程式就像一场精心编排的舞蹈。
每个离子和化合物都是舞者，它们按照特定的节奏和步伐移动、变化。
而且啊，这个反应就像一个循环的故事。
充电是故事的开始，各种角色开始变身，放电就是故事的结尾，角色又变回了最初的样子，然后等待下一次充电这个新故事的开始。
这个方程式还像一个神奇的密码锁，只有按照正确的反应顺序，电池才能正常工作，就像密码锁只有输入正确的密码才能打开一样。
镍氢电池
镍氢电池的定义常见二次电池性能对比镍氢电池的工作原理转变成NiOOH，负极则发生水分解反应，合金充电时，正极Ni(OH)2镍氢电池的电极反应过充电时，由于正极上的Ni(OH)2已全部转变成NiOOH，电极反应变成为电解水的析氧反应，O2扩散到负极，在储氢合金的催化作用下得到电子形成OH-。
过放电时，正极上的NiOOH已全部转变成Ni(OH)2，水在镍电极上被还原生成H2，生成的H2在储氢合金上消耗掉。
过充过放时的电极反应1. Ni(OH)2的晶型2. Ni(OH)2的制备方法化学沉淀法粉末金属法电解法树脂交换法3. Ni(OH)2的添加剂Co添加剂稀土添加剂4. 影响Ni(OH)2的因素5. 纳米Ni(OH)21.氢气的储存方法2.储氢合金的性能评价(1) 储氢合金的热力学性能氢与储氢合金接触时首先形成含氢固溶体(α相)，当氢的吸收达到饱和后，固溶体与氢反应生成金属氢化物(β相)。
横坐标表示固相中的储氢量，纵坐标表示氢压。
当温度T1不变时，随着氢压的增加，氢溶于金属的数量逐渐变大，金属吸氢，形成固溶体(α相)。
当达到氢在金属中的极限溶解度A点时，α相转变成β相，继续加氢，系统压力不变，氢在恒压下被金属吸收，所有α相都转变成β相，到达B点。
AB段为两相的共存区，这段曲线呈平直状，称为平台区，相应的压力称为平衡压力，该段横坐标代表了有效储氢量。
当温度升高时，平台上上方移动，平台变短。
因此，低温有利于吸氢，高温有利于放氢。
(2)储氢合金的电化学性能3. 储氢合金的类型是不是所有储氢合金都能用作用于MH-Ni电池的负极材料呢？显然不是，MH-Ni电池负极材料的储氢合金应满足以下条件：1. 电极基体材料2. 隔膜隔膜的性能指标有外观、厚度、电阻、吸碱率、干湿强度、耐腐蚀能力、吸液速度及杂质含量等，其中电阻是关键指标。
3. 电解液4. 导电剂5. 胶黏剂。
镍氢电池基本参数
镍氢电池基本参数
镍氢电池是一种充电式电池，具有以下基本参数：
1. 电池电压：镍氢电池的电压通常为1.2伏特，与普通的碱性
电池相同。
2. 容量：镍氢电池的容量一般以毫安时（mAh）为单位，表示电池能够持续供电的时间。
常见的镍氢电池容量有1000mAh、2000mAh等。
3. 充电时间：镍氢电池的充电时间较长，通常需要6-12小时。
充电时间与电池的容量有关，容量越大，充电时间越长。
4. 循环寿命：镍氢电池的循环寿命较长，通常能够循环使用500-1000次以上。
循环寿命受使用环境和使用方法的影响。
5. 自放电率：镍氢电池的自放电率较低，即在存放期间电池会逐渐失去电荷。
一般来说，镍氢电池的自放电率为每月约1-2%，相对较低。
需要注意的是，镍氢电池由于其环保性和较大的容量，被广泛应用于消费电子产品、电动工具等领域。
然而，由于其较高的成本和较低的能量密度，部分应用领域已经逐渐被锂离子电池所取代。
镍氢电池的原理
镍氢电池（NiMH，Nickel-Metal Hydride Battery）是一种常见的可充电电池，广泛应用于各种便携式设备、电动工具和混合动力汽车等领域。
它们主要由镍氢蓄电池(Ni-MH)和金属氢化物(MH)制成。
镍氢电池的原理基于一个叫做氧化还原反应（Redox Reaction）的化学过程。
镍氢电池主要由正极（镍氧化物氢化物，NiOOH）、负极（金属氢化物，MH）以及电解质（通常是氢氧化钾KOH溶液）构成。
在充电过程中，电流通过电池，使负极的金属氢化物（MH）中的氢气得到释放，同时生成MH₂和电子，MH₂进一步氧化为M和2H+。
这个过程释放出电子，从而使电池能储存能量。
正极镍氧化物氢化物（NiOOH）在此过程中被还原为镍氢氧化物
（Ni(OH)₂）。
在放电过程，正、负极之间的化学反应相反。
这时候，负极金属离子（M）和氢离子结合生成金属氢化物（MH），同时释放电子。
正极镍氢氧化物被氧化为镍氧化物氢化物（NiOOH），电子通过外部电路被消耗，供给设备所需能量。
镍氢电池具有较高的能量密度、充放电效率和较长的循环寿命等优点，相较于镍镉电池（Ni-Cd），具有更好的环保性。
不过，它们也存在一些缺点，例如自放电速率较高和不适应高温环境等。
随着锂离子电池除了优越的储能性能和环保性以外，在许多应用场景中逐渐取代了镍氢电池。
镍氢电池原理
一、镍氢电池原理镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极)，负极活性物质为金属氧化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为6N氢氧化钾，在电池充放电过程中的电池反应为：氧化电极上：NIOOH+H2o+e ==== Ni(OH)2+OH。
贮氢电极上：MH十oH-e ===== M+H2O电池总反应：MH + NiOOH ==== M+Ni(OH)，其中，M表示贮氢合金材料。
电池的开路电压为：1.2V～1.3V、因贮氢材料和制备工艺不同而有所不同。
过充电时，两极上的反应为：氧化镍电极上： 4OH-4e一2H2O十O2贮氢电极上； 2H2O+O2+4e一4OH电池过充电时的总反应：O电池在设计中一般采米用负极过量的办法，氧化镍电极全充电态时产生氧气，经过扩散在负极重新化合成水，这样，既保持了电池内压的恒定，同时义使电解液浓度不致发生巨人变化。
当电池过放电时，电极反应为：氧化镍电极上：2H2O+2e H2+2OH贮氢电极上；H2+2OH-2e 2H2O电池过放电时的总反应：O虽然过放电时，电池总反应的净结果为零，但要出现反极现象。
由于在正极上产生的氢气会在负极上新化合，同样也保持了体系的稳定。
另外，负极活性物质氢以氢原子态能以相当高的密度吸附干贮氢合金中，在这样的电极上，吸放氢反应能平稳地进行，放电性能较镉-镍电池而言得以提高。
二、组成与结构如上所述，镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极)，负极活性物质为金属氢化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为6N氢氧化钾。
由活性物质构成电极极片的工艺方式主要有饶结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式、嵌渗式等工艺方式，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，一股依据使用条件的不同，采用不同的工艺构成电池。
通讯等民用电池人多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。
常见的圆柱型镍氢电池组成与结构如图1所示。
图1、圆柱密封镍氢电池结构示意图三、性能与技术要求镍金属氢化物电池是由贮氢合金负极，镍正极，氢氧化钾电解液以及隔板等组成的可充电电池，它与镍镉电池的本质区别只是在于负极材料的不问。
镍氢电池工作原理
镍氢电池工作原理镍氢电池是一种充电式电池，它利用镍氢化合物和氢氧化镍作为正负极材料，通过电化学反应来储存和释放能量。
镍氢电池具有高能量密度、环保、安全性好等特点，因此在电动汽车、无人机、储能系统等领域得到了广泛应用。
那么，镍氢电池是如何工作的呢？首先，让我们来了解一下镍氢电池的基本结构。
镍氢电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极由氢氧化镍制成，负极由镍氢化合物制成，电解质一般选用氢氧化钾，隔膜则用于隔离正负极，防止短路。
镍氢电池的工作原理主要通过正负极之间的氢氧化镍和镍氢化合物之间的氢氧化还原反应来实现。
在放电过程中，正极的氢氧化镍释放出氢离子和电子，氢离子穿过电解质到达负极，与镍氢化合物发生氧化还原反应，生成水和氢氧化镍。
同时，电子流经外部负载，完成电路中的工作，释放能量。
在充电过程中，上述反应则是反向进行，氢氧化镍吸收氢离子和电子，将氢氧化镍还原为氢氧化镍，镍氢化合物则释放氢氧化镍和氢气。
镍氢电池的工作原理可以用化学方程式来表示，放电过程中的反应方程式为：正极，Ni(OH)2 → NiOOH + H+ + e-。
负极，MH → M + H+ + e-。
充电过程中的反应方程式为：正极，NiOOH + H+ + e→ Ni(OH)2。
负极，M + H+ + e→ MH。
通过上述反应方程式，我们可以清晰地了解镍氢电池在放电和充电过程中的化学反应机制。
除了化学反应，镍氢电池的工作原理还涉及到热效应和电化学效应。
在放电过程中，电池会产生一定的热量，而在充电过程中则会吸收热量。
这是由于放电过程是一个放热反应，而充电过程则是一个吸热反应。
同时，电池内部的电化学效应也会影响镍氢电池的工作性能，如极化、电压衰减等现象都会对电池的性能产生影响。
总的来说，镍氢电池的工作原理是通过正极和负极之间的氢氧化还原反应来储存和释放能量，同时伴随着热效应和电化学效应的影响。
通过深入了解镍氢电池的工作原理，我们可以更好地应用和管理镍氢电池，提高其循环寿命和安全性，推动其在新能源领域的应用。
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
三元锂和镍氢
三元锂和镍氢
三元锂和镍氢是两种不同的电池，它们在性能、应用和成本等方面存在一些差异。
1.性能：三元锂（Li-NCM或Li-NCA）具有高能量密度、低自放电率和快速
充电能力等特点。
而镍氢（Ni-MH）电池具有较高的功率密度、长寿命和环保性等优点。
2.应用：三元锂主要用于电动汽车、混合动力汽车和电动自行车等领域，因
为它的能量密度高，可以提供更长的续航里程。
而镍氢电池则用于混合动力汽车、电动汽车、备用电源和储能系统等领域，因为它具有长寿命和环保性。
3.成本：从材料成本角度来看，三元锂的成本相对较高，因为它的材料价格
较高。
而镍氢电池的材料成本相对较低，但由于其长寿命和环保性等特点，制造成本也较高。
总的来说，三元锂和镍氢都是重要的电池技术，它们各有优劣。
在选择使用哪种电池时，需要考虑性能、应用和成本等多种因素。
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
《镍氢电池基本知识》课件
2
镍氢电池的优点和缺点
优点：高能量密度、长寿命、无污染；缺点：价格高、自放电率稍高。
3
镍氢电池的应用领域
广泛应用于电动车、消费电子产品、太阳能等领域。
镍氢电池的未来发展趋势
未来，镍氢电池将继续提高能量密度、延长寿命，应用范围将扩展到更多领域，如储能技术和航空航天。
镍氢电池的安全性
采用水溶液型电解液，相对于其他电池类型更安全，低火灾和爆炸风险。
总结和要点
镍氢电池是一种高性能的充电式电池，具有广泛的应用领域和较高的安全性。
《镍氢电池基本知识》 PPT课件
镍氢电池是一种先进的充电式电池，使用镍氢化物作为负极活性材料，并采 用水溶液型电解液。
镍氢电池是什么？
镍氢电池是一种高容量、高性能的充电式电池，常用于电动车和便携式电子 设备。
1
镍氢电池的工作原理
通过化学反应将氢与氢化镍在正、负极之间进行转移，从而实现电能的储存和释 放。
镍氢电池生产工艺
镍氢电池生产工艺
镍氢电池生产工艺
镍氢电池（Ni-MH电池）是一种新型的高性能充电电池，具
有容量大、循环寿命长、无污染等特点，被广泛应用于电动车、太阳能储能系统等领域。
下面是镍氢电池的生产工艺介绍。
1. 材料准备
镍氢电池的正极材料主要是镍氢合金，负极材料为氢化物，电解液为氢氧化钾溶液。
生产过程中需要准备这些原材料，并进行严格的质量控制。
2. 正极制备
将镍氢合金粉末与粘结剂混合，通过成型处理制备正极片。
然后将正极片在高温中烘干，使其进一步固化。
3. 负极制备
将氢化物粉末与胶粘剂混合，通过成型处理制备负极片。
然后将负极片在高温中烘干，使其进一步固化。
4. 组装
将正负极片交叉叠放，并通过隔膜将它们隔开。
然后将组装好的电池片堆放入金属壳体中，再注入电解液。
接着，对金属壳体进行密封，确保电解液不泄漏。
5. 充电与放电
将组装好的电池连接到充电设备上，进行充电处理。
在一定的
时间内，通过控制充电电流和电压，使电池的正负电极发生反应，将氢气吸收到负极中。
完成充电后，即可进行放电测试。
6. 检测与包装
对充电完成的电池进行性能检测，包括容量、内阻等参数的测量。
根据检测结果，进行分类和分级，选择合格的电池进行包装。
总结：
镍氢电池的生产工艺包括材料准备、正负极制备、组装、充电与放电、检测与包装等多个步骤。
每个步骤都需要严格控制和确保产品质量，以确保生产出优质的镍氢电池。
镍氢电池的特点与应用
镍氢电池具备较长的循环寿命，在电动汽车上使用的镍氢动力锂离子电池组，在80%放电深度下，循环寿命可达1000次以上，是铅酸电池的三倍以上。
安全性能
镍氢电池安全性能高，耐过充过放电，无需复杂的电池管理系统来监控每个单体电池的电压。
环保性
镍氢电池无污染，回收价值高，符合环保要求。
自放电率Байду номын сангаас
镍氢电池的自放电率相对较高，满电状态下常温搁置28天，自放电率可达10%～30%。
镍氢电池的特点与应用
特点
描述
工作电压
镍氢电池的标称电压为1.2V，可替代1.5V碱性电池使用。
功率性能
镍氢电池内部含有大量金属材料，导电性能优越，支持高功率放电，目前比功率已超越1500W/kg。
低温性能
采用无机电解液体系，镍氢电池在低温环境下的性能表现较锂系列电池更佳，如在-20°C下放电容量可达60%。
材料成本
镍氢电池制造过程中使用了大量如镍、钴等贵重金属，导致原材料成本较高。
镍氢电池与镍镉电池有什么区别
近来发现有很多朋友询问电池问题，尤其是新手，对相机使用的电池不是很了解。
为此，特将自己对电池的理解与掌握的电池知识写出来与广大DX们分享。
数码相机常用的电池分为锂离子电池、镍氢电池、镍铬电池、碱性电池等…由于大多数数码相机采用AA型镍氢电池做电源，所以本文章以AA型镍氢电池为讲述重点。
1、镍氢电池的特点：镍氢电池（NIMH）是现代电子产品中使用最为广泛的绿色环保电池之一，具有单体容量大、放电特性平稳、通用性强、发热量小等优点。
缺点是体积大、自身重量大。
2、镍氢电池的特性：镍氢电池标称电压1.2V，在充足电的情况下可达1.35V，与普通AA类碱性电池电压相近，基本上可以通用，镍氢电池的放电特性非常好，放电曲线也非常平滑，到电力快要消耗完时，电压突然跌落，这一点接近于镍铬电池，但是瞬间放电电流不如镍铬电池。
另外，镍氢电池采用无汞设计，这对于环境保护具有重大意义。
3、镍氢电池的结构：AA型镍氢电池与普通AA电池外形一样。
同镍铬电池一样，镍氢电池也采用化学物质的可逆反应来实现充电与放电过程。
所以在充放电过程中，电池内部会产生大量气体，电池内部的压力相对较大，因此，镍氢电池都设计有排气用的排气孔，防止因内部压力过大发生爆炸。
目前我们所接触到的GP系列电池，之所以看不到排气孔，是因为电池顶部安装有一个圆形的塑料片，用来防止异物堵塞排气孔和防止正极帽同负极的外壳短路。
4、电池的记忆效应：所谓记忆效应，是指电池在充放电过程中，由电池内部化学成分所决定的、在某一区域产生无法继续发生化学反应的现象。
具个例子：当一节电池充满电后，它可以对某电器连续放电60分钟。
现在我们就用这节电池对这个电器进行放电，放电到30分钟时停止，再对这节电池进行充电，充好电后继续放电30分钟，每次都不进行完全放电，经过N次重复操作，这节电池就有了记忆效应，在以后的使用过程中，当电池放电30分钟后，就不再输出电流了，也就是说，这节电池的容量减少了一半。
镍氢电池工作原理
镍氢电池工作原理
镍氢电池是一种重要的多次充放电电池，其工作原理基于镍氢（NiMH）化学反应。
这种电池包含两个主要的电极：负极和正极。
负极由镍水合物制成，正极则由氢氧化镍制成。
当镍氢电池的正负极连接起来时，开始充电过程。
充电时，正极中的氢离子会在电场的作用下从电解质中释放出来，并转移到负极上。
同时，负极上的镍水合物中的镍离子会被氢离子还原为镍金属。
这个过程是可逆的，因此充电后的镍氢电池可以进行多次充放电。
在放电过程中，镍氢电池会产生电流。
此时，镍水合物中的镍金属会被氧化为镍离子，并释放出氢离子。
这些氢离子会从负极转移到正极上，并在正极上与氢氧化镍反应，恢复为水。
这个反应释放出的电子将形成电流，可供外部电路使用。
镍氢电池的工作原理主要基于镍氢化合物中镍离子的氧化还原反应，以及正负极之间氢离子的传递。
通过这些反应，镍氢电池能够可靠地存储和释放电能，实现多次充放电的功能。
这种电池具有高能量密度、长寿命和环保的特点，因此在许多应用中得到广泛使用。
镍氢电池简介
8
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。
18
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。
7
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
0 0.49V
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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(+)
负极材料：储氢合金粉
正极材料：Ni(OH)2 单体电池电压：1.2V 循环寿命500-1000次 与镉镍蓄电池相比优点：
2.储氢合金
是由易生成稳定氢化物的元素A（如La，Zr，Mg，V， Ti等）与其他元素B（如 Ni，Mn，Fe，Co，Cu，Zn，Al， Cr 等）组成的金属键化合物，它既可以大量储氢，也可以释 放储存的氢。 MH -Ni电池的负极是储氢合金，储氢合金是一种能大 量吸收并释放氢的功能材料，其吸氢体积超过合金本身体积 的1000倍，吸氢密度为液氢的1.4倍以上。一般适用于Ni-MH 电池的储氢材料有两大系列：一类是以LaNi5稀土系储氢合 金；另一类是以TiNi2为主体的储氢合金。
○—金属原子●—氢原子
Hydrogen on Tetrahedral Sites
Hydrogen on Octahedral Sites
用作电池材料需具备的条件：
储氢容量高，温度影响小
平衡氢压适中0.02-0.5MPa
对氢的阳极氧化有催化作用，且合金有较强的抗氧 化能力 在电液中稳定 充放电过程中不易粉化，不变形
MHad -MHabs
固溶体
-MHabs -MH 金属氢化物
2MHad 2M H2
副反应
贮氢合金吸收和释放出氢的过程，最方便的表示方法是压力 －组成－等温线，即P-C-T曲线。合金吸收的氢原子占据金属晶 格中的空隙位置，其密度取决于H2的压力，根据Gibbs相律，温 度一定时，反应有一定的平衡压力。
导电、导热性好
3.贮氢合金电极的电化学容量
MH x
xF C 3.6M ( mAh/g)
x( x H/M原子比)
F—法拉第常数；
M—贮氢材料的摩尔质量。
4.储氢合金制备方法
电弧炉熔炼法
快速冷凝气流雾化法 中频感应炉熔炼法 还原扩散法 反应烧结法 添加微量稀土元素法 粉碎：氢碎法 机械粉碎法
电池组成： (–)MH/KOH/NiOOH(+)
负极材料：储氢合金粉 正极材料：Ni(OH)2 单体电池电压：1.2V 循环寿命500-1000次
1.MH-Ni电池的工作原理
氢原子在合金中的扩散步骤为控制步骤
M H2O e MHad OH
MHad -MHabs
比能量高，为其1.5-2倍；绿色环保；无记忆
效应；可大电流充放电；低温性能好。
2.镍氢电池组件
镍氢电池由氢氧化镍正极，储氢合金负极，隔
膜纸，电解液，钢壳，顶盖，密封圈等组成。在圆
柱形电池中，正负极用隔膜纸分开卷绕在一起，然
后密封在钢壳中。在方形电池中，正负极由隔膜纸
分开后叠成层状密封在钢壳中。
低压氢镍蓄电池（氢原子电池）
上压板 负汇流条
焊接圈
电池组成：
（1）压力容器 （2）镍电极 （3）氢电极 铂催化电极 活性炭作载体 聚四氟乙烯粘结的铂催化电极 （4）隔膜 石棉膜和氧化锆布。具有热稳定性和具有贮存电解
液的作用。氧化锆布能够透过气体，称为双功能隔膜。
（5）电解液 电解液为密度1.3g/cm3的KOH水溶液，添加一定 量的LiOH。 （6）电极组 背对背式和重复循环式
5.贮氢合金的表面处理技术
化学处理法
化学处理法有酸、碱及氟化物处理法。
微包覆处理法
用化学镀的方法可以在合金粉表面包覆一层厚 度为微米级的金属膜，一般可包覆一层铜、镍、镍钴、铬或钯金属膜。 热处理法
使沉积在晶界上的元素合金化提高抗氧化能力 和耐腐蚀能力。
6.贮氢合金电极的制造
粘结法
烧结法
泡沫电极法
镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，
负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生 的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升 高。
五﹑MH-Ni电池的性能
充放电特性 温度特性保存和恢复方法
镍氢电池和镍镉电池特性不同，保存方法不同。
1/2H2 + OH- H2O + e1/2H2 + NiOOH Ni(OH)2 2OH- 2e- + 1/2O2 +H2O 2H2O + 2e- 2OH- + H2 氧氢化学复合 1/2O2 + H2 H2O 不发生 H2O + e- OH- +1/2H2 1/2H2 + OH- e- + H2O 不产生
电极标准电位
表：镍氢电池的电极反应及对应的标准电位 工作状态 镍电极 正常 氢电极 总反应 镍电极 过充电 氢电极 电池反应 总反应 镍电极 过放电 (反极) 氢电极 总反应 电 极 反 应
NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
E(V) +0.490 -0.820 1.319 +0.401 -0.829 ＋1.23
3.镍氢电池的优缺点及应用前景
它的初始成本较高，电池自放电速度较大，以及有
爆炸的可能性。
这种电池的突出优点是循环寿命长，1977年起在地
球同步轨道条件下工作寿命超过10年。此外，它承
受过充电和过放电的能力很强。
镍氢电池的前景十分乐观，随着研究工作的进展，
最终在航天领域内取代镉镍电池。
2 3 4 5
LaNi5H6
1.4wt%
per weight
TiFeH1.9
1.8wt%
Mg2NiH4
3.6wt%
Carbon nanotube (RT,10MPa 氢压)
0 1 2 3 4
4.2wt%
5
Hydrogen storage capacity (wt%)
1.贮氢合金的热力学原理
M H2O e MHad OH
-0.829 -0.829 0
四﹑储氢合金电极
H2、液氢、金属氢化物的氢密度与含氢率
固态储氢的优势：
1）体积储氢容量高 2）无需高压及隔热容器 3）安全性好，无爆炸危险 4）可得到高纯氢，提高氢的附加值
体积比较
氢含量比较
0 1
Hydrogen storage capacity (wt%)
储氢合金分类：
AB5型：稀土镍系合金，如LaNi5
AB2型：Laves相合金，如ZrMn2 AB型： Ti-Ni系合金，如TiNi A2B型：镁基合金，如Mg2Ni V基固溶体型合金，如V0.8Ti0.2 储氢合金的共同特点是在低温低压下能够可逆 地吸收、释放氢。
金属晶格中的晶格间位置
复习题
1.MH-Ni电池的工作原理?
2.贮氢合金的贮氢原理及分类
3.贮氢合金表面改性方法？
4.什么是平台氢压？其值高低对电池性能有什么影
响？
Ni-Fe电池
电极反应：
电池反应：
铁电极充放电曲线
Ni-Zn电池
性能下降原因： 合金的微粉化 由于氢的多次吸收与释放，贮氢合金的晶格反复膨胀与 收缩，引起贮氢合金材料破裂成更细的粉末。
氧化
对稀土类材料，充放过程中易发生某些元素的偏析，偏 析元素易被腐蚀，即发生氧化，失去储氢性质。
贮氢合金电极的自放电
有两方面原因：一是电极的合金选用不当，即使在室温 下，氢也会释放出来；另一种是贮氢合金中某种金属元素的 化学性质在碱液中或氧气氛围中不稳定，易被腐蚀。
固溶体
-MHabs -MH 金属氢化物
2MHad 2M H2
副反应
充放电过程中物质转换
MH-NiOOH电池正负极反应与气体流动示意图
镍氢电池的工作状态可以划分为三种： 正常工作状态、过充电状态和过放电状态。 在不同工作状态下，电池内部发生的电化学 反应是不同的。
T1＜T2＜T3＜T4
氢压力 P4 T4 T3 T2
A
P3
P2 P1
T1
B
最大吸氢量
低--氢浓度--高 金属氢化物的PCT曲线
吸氢平台压力 吸氢时，首先形成固溶体α-MHab，随着pH2的增 加，M中的H浓度不断提高，达到一定值后，开始 生成β-MH，在α相与β相共存时，理论上pH2不变。 这个氢气分压为平台氢压。当β相完全形成时， pH2 才开始上升。 释氢平台压力 放氢过程的逆过程。