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。开口袋式电池是由包于钢带盒中的氢氧化镍正极，隔板和与正极相同的包于钢盒中的镉负极组成。它们均浸没在氢氧化钾的净化水溶液里，并装在塑料或镀镍钢板制成的开口电槽里。

2、充放电工作原理

它的基本电化学原理与其它各种镉镍电池相同，其充放电反应如下：

放电

2NiOOH+2H2O+Cd 2Ni（OH）2+Cd（OH）2

充电

放电时，三价氢氧化镍消耗水并还原成两价氢氧化镍，金属镉被氧化成氢氧化镉。充电时发生逆反应，电池的电动势是1.29V。

氢氧化钾电解液的比重和组成，在充放电过程中没有明显的变化，这与铅酸电池中硫酸的变化情况正好相反。电解液的比重通常为2.2g/ml，为了提高循环寿命和高温性能，通常电解液里还加入氢氧化钾。

四、蓄电池的容量

蓄电池的容量是在一定放电条件下，电池所能给出的电量。它是放电电流（A）和放电时间（h）的乘积，单位一般为安时或毫安时。

蓄电池的容量计算公式：容量=电流×时间，即：C=I×h

式中：C为蓄电池实际放电容量（安时）

I为放电电流（安培）

h为放电时间（小时）

五、蓄电池的连接方式

蓄电池的连接方式分为串联和并联。

要提高蓄电池组的电压则采用串联方式，串联是蓄电池的正极端和相邻的蓄电池的负极端相连接。如：现有1.2V的蓄电池，而蓄电池组所需电压为60V，那么就需要50只1.2V的蓄电池串联。

要提高蓄电池组的容量则采用并联方式，并联是蓄电池（或蓄电池组）和相邻的蓄电池（或蓄电池组）的正极端和的正极端相连接，

负极端和负极端相连接。如：现有1.2V，1000Ah的蓄电池，而所需蓄电池组为1.2V，2000Ah，那么就需要2只1.2V的蓄电池串联。

例：现有1.2V，1000Ah的单体蓄电池，系统所需蓄电池组电压为60V，容量为2000Ah，那么就共需要只100只1.2V，1000Ah的单体蓄电池。其中50只蓄电池分别串联后，2组并联。

六、蓄电池的充电方法

蓄电池的充电方法很多，随电池性能和使用情况的差别而差异。

1、恒电流充电

以恒定的电流给蓄电池充电的方法。这种方法最方便也最普遍。通常对蓄电池的正常充电、初充电（或过充电）都是恒电流充电的一种。

2、恒压充电

以恒定的电压给蓄电池充电的方法，包括限流恒压充电、浮充电、均衡充电等。

3、阶段充电方法

开始用一定电流充电，达到预定值时改用较小电流充电的方法。

4、快速充电

这种充电方法大都采用脉冲大电流进行智能充电。

蓄电池一般采用正常充电，急用时，可采用快速充电，如遇蓄电池过放电、反充电小电流放电、间隙放电或长期使用容量不足时，必须采用过充电进行充电；蓄电池充电后搁置1—3个月启用前，要进行补充充电。

蓄电池做为备用电源与负载并联工作时，须采用均衡充电，然后转入浮充电进行充电；对长期处于浮充电的蓄电池，每年应进行1—3次的均衡充电。

七、蓄电池的放电方法

蓄电池的放电方法有两种，即直接给负荷供电和人工负荷放电。人工负荷放电往往是用来检验电池的特性而使用的，通常以恒流方式进行。

八、镉镍袋式碱性蓄电池电性能和特点

1、蓄电池的额定电压为1.2V/只，这个电压与蓄电池的容量大小无关。蓄电池组的额定电压为n×1.2伏（n为串联的蓄电池的只数）。

2、碱性蓄电池的内阻要比铅酸蓄电池的小。

3、自放电率较其它蓄电池低。

4、寿命要比一般的铅酸蓄电池长。

5、工作温度范围广，可在-40℃至+45℃之间工作。

九、蓄电池使用维护注意事项