镍氢动力电池基础知识讲座资料

Power density：功率密度; In Volumetric，体积功率密度 In Gravimetric，重量功率密度 C-rate：倍率充放电； HT/LT-charge/discharge performance： 高低温充电/放电能力； Cycling：循环； Self-discharge：自放电； Over-charge：过充电； Short Circuit：短路。 Pulse-charge/discharge：脉冲充电/放电
3.2，镍氢电池构成及特点： 3.2.1， 镍氢电池主要由五部分构成： (1)，氢氧化镍以及辅助材料构成正极； (2)，储氢合金以及辅助材料构成负极； (3)，电池隔膜；(4)，电解液；(5)，电池外壳。
电池太极示意图
3.2.2，电池基本组成部分及作用： 正极片构成：活性材料为氢氧化镍，导电添加剂为Co类 材料，粘接剂，泡沫镍等； 负极片构成：AB5型储氢合金为活性材料，导电添加剂为 Ni类材料，粘接剂，泡沫镍或镀镍钢带等； 电池隔膜：阻止正负极之间直接电子导电，吸收电解液使 得正负极之间形成离子导电通道； 电解液：主要是强碱性水溶液，腐蚀性强，在正负极之间 提供荷电粒子，在电极表面荷电粒子得失电子而 发生电化学反应，产生电流。 电池外壳：常用金属壳和塑料壳两种。需要耐碱腐蚀，易 于加工等
自放电：镍氢电池具有比铅酸、锂离子电池更大的自 放电。
4.1，镍氢电池充放电原理
Discharge process： 正极：NiOOH + H2O+e Ni(OH)2 + OH负极：MH + OH--e M + H2O 电池反应：MH + NiOOH M+Ni(OH)2
Charge process: 正极：Ni(OH)2 + OH--e NiOOH + H2O 负极：M + H2O+e MH + OH电池反应：M + Ni(OH)2 MH + NiOOH
3.2.3，镍氢电池基本特点：
电压：标称电压为1.2V， 工作电压一般在1～1.45V之间， 大电流放电工作电压范围：0.8V ～1.7V之间， 放电最低电压不能低于0.2V， 充电最高电压不能高于1.8V。 容量：根据需要可以设计成不同容量的电池，但是受 材料自身导电性能的限制，目前技术水平似乎 无法实现容量超过100Ah的电池。
2.1.6，电池寿命： 电池的寿命与电池的使用方式密切相关。
3.1，镍氢电池的发展历史： 主要分为3个阶段： (1)，上世纪60年代未至70年代末为可行性研究阶段； (2)，上世纪70年代末至80年代末为实用性研究阶段； 1984年开始，荷兰、美国、日本研究开发储氢合金电极、 1988年Ovonic公司，1989年日本等先后开发成功镍氢电池 (3)，上世纪90年至今的产业化阶段； 中国上世纪80年代末研制成功电池用储氢合金，1990 年研制成功AA型镍氢电池。 通过国家“863”(国家高技术研究发展计划)计划的支持 目前镍氢电池正逐步应用于电动汽车领域，并且发展速度是通过电化学氧化还原反应将活性材料内存 储的化学能直接转化为电能的装置。 本质上为一个能量转化器 通常在电池的能量转化过程中伴随着热能的产生。
1.2电池分类
1.2.1，从电极反应的可逆性而言可分为一次电池 和二次电池(蓄电池)； 1.2.2，从电池的形状讲可分为圆形电池、方形电 池、扣式电池等； 1.2.3，根据电池体系不一样可分为碱性电池、酸 性电池等； 1.2.4，根据电池用途不一样可分为常用电池、备 用电池等； 1.2.5，根据能量功率的不同可分为能量型电池和 功率型电池；
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1.3，电池基本术语
CC：恒流充电，恒定电流的充电过程； CV：恒压充电，恒定电压的充电过程； Discharge：放电（一般用恒流放电表示）； Capacity：容量（电流对时间的积分）； DOD：放电深度 Depth of discharge; SOC：荷电状态 State of charge; Cut off Voltage：放电截止电压； Energy density：能量密度； In Volumetric，体积能力密度 In Gravimetric，重量能力密度
镍氢动力电池基础知识讲座
湖南神舟科技股份有限公司
研发中心 2009.10.28
内容提要
1，电池的定义、分类和基本术语 2，电池的基本性能参数 3，镍氢电池的发展历史、构成及特点 4，镍氢电池充放电原理及基本特征 5，电动汽车基本知识以及对电池的要求 6，神舟镍氢动力电池基本电化学特征
1.1，电池定义：
2.1.3 ，电池内阻：电池内阻是电池(尤其是功率型电池)非 常重要的参数之一。 通常包括三部分： 欧姆电阻、电化学极化电阻，浓差极化电阻。
2.1.4，电池能量： 电池在一定条件下对外做功所能输出的电能， W=C×U 2.1.5，电池的功率： 电池的功率是指在一定放电制度下，单位时间内电 池输出的电量。 P=W/t 表示电池承受工作电流的大小。
2.1，表征电池的基本性能参数： 2.1.1，电池电压：通常具有开路电压和工作电压之分； 电池开路电压与温度和电池状态等因素有关。 电池工作电压又称作放电电压或者负载电压， 工作电压与工作电流有关。
2.1.2，电池容量 ：电池容量是指在一定放电条件下从电池 中获得的电能的多少。 分理论容量、实际容量、额定容量 理论容量是按照活性物质的理论化学能计算； 实际容量是电池在一定条件下实际能够放出的电能； 额定容量是规定电池在一定的放电条件下应该放出的 最低限度的电量。
在正常的充放电过程中H2O并没有参与电池反应。 过充电过程： 正极：4OH2H2O + O2 + 4e 负极： 2H2O + O2 + 4e 4OH过放电过程： 正极：2H2O + 2e H2 + 2OH负极：合金被氧化、氢气被氧化等反应
4.2，镍氢电池充放电基本特征： (1)，电池内正极和负极属于串联式结构； (2)，通常负极设计容量高于正极，电池的放电容量 以正极总放电容量为准。