镍氢电池的电化学原理
镍氢电池采用Ni的氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液. 圆柱形和方形镍氢电池电化学原理和化学反应相同：
充电时，正极：Ni(OH)
2–e-+ OH-→ NiOOH + H
2
O
负极：MHn + ne-→ M + n/2 H
2
放电时，正极：NiOOH + H
2O + e-→ Ni(OH)
2
+ OH-
负极：M + n/2 H
2
→ MHn + ne-。
镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低（如低于-15℃），而在-20℃时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0℃会增大电池内压并可能使安全阀开启。为了有效充电，环境温度范围应在5-30℃之间，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升到45℃以上，高温下充电电池材料的性能会退化，电池的循环寿命也将大大缩短。
圆柱形Ni-MH电池只采用金属电池槽，一是因为电池槽本身与金属氢化物负极连接在一起，可以作为负极极端；二是因为许多应用要求能够快速充电，气体发生复合反应时，电池的内压很高，只有金属容器可以承受这种压力，而且不会发生太大的变形。最后金属电池槽聚砜密封环翻边与电池盖密封，这种方法成本低，易于生产，而且可靠。
图片SC4000mAh
工艺流程：（以SC型为例
1.配方
1.1正极：氢氧化镍(
2.1.1和2.2.3)
氧化钴（可以形成导电网络，弥补氢氧化镍与金属集流体间较大的间距以及氢氧化镍本身电导率较低的不足）
添加剂
1.2负极：贮氢合金粉(3.1有具体讨论)
添加剂
1.3电解质：30%的KOH水溶液
17g/L的LiOH
NaOH（为提高高温充电效率，将部分KOH替换为NaOH，但是会加重对金属氢化物活性物质的腐蚀，降低循环寿命）
2.正极制备
2.1烧结式
2.1.1调浆：纤维镍+导电剂CoO+CMC（2.5%）或MC+PVB造孔剂
2.1.2拉浆：将膏状物涂覆到基板（如冲孔镍带）
2.1.3烘干（挥发黏结剂）（75℃）
2.1.4在氮气/氢气环境下高温煅烧（880℃，烧结速度90m/h）
2.1.5化学浸渍或电化学浸渍（将NiOH沉积到烧结骨架中）
Ni（NO
3）
2
浸渍密度1.62-1.65g/c㎡，含3%-5%Co（NO
3
）
2
增重[（1.72-1.80）±0.007]g/cm2
2.1.6浸渍后的电极用电化学充/放电工艺进行预活化2.1.7逆向水洗
2.1.8烘干（75℃）
2.1.9电极软化（成型厚0.58±0.05mm）
2.1.10极耳点焊
主要设计参数：
纤维镍骨架的强度和孔径
氢氧化镍活性物质的化学组成
活性物质的载入
有害物质（硝酸盐、碳酸盐等）的含量
2.2涂膏式
2.2.1泡沫镍基板制备
用电沉积或化学蒸汽沉积工艺。在聚氨酯泡沫上包覆一层镍，然后热处理，除去聚氨酯基体
2.2.2高密度球形氢氧化镍制备
采用沉积工艺制备，在氨水存在下，使金属盐（如硫酸镍）与氢氧化物（如NaOH）进行反应，镍源中还可添加钴和锌等添加剂来改善性能。通常组成为
Ni94Co3Zn3，Co的沉积是为了改善导电性，而且Co和Zn可以调整氧的电位，使微观结构更精细。振实密度(表征氢氧化镍干粉的填充效率)通常为2.2g/c㎡2.2.3调浆：高密度球形氢氧化镍+导电剂CoO+黏结剂
2.2.4拉浆：用机械法将膏状物涂覆基板孔中
2.2.5轧压成型：通过物理法将含有平均粒径10μm的氢氧化镍膏状物载入到泡沫骨架上（成型厚0.58±0.05mm）
2.3比较
2.3.1烧结式电极的倍率和功率性能最佳，但代价是质量比容量和体积比容量的降低。烧结式生产工艺复杂、成本高，需投入较大资金在设施和设备上
2.3.2涂膏式电极易于生产、成本低，关键是泡沫镍基板和高密度球形氢氧化镍，2.3.3近期的研究使涂膏式电极进一步提高了电极的功率和高放电率性能，能达到烧结式电极的水平。
3.负极制备
3.1 负极的活性物质可以是无定形AB5型（LaCePrNdNiCoMnAl）合金，或者是无定形AB2（VTiZrNiCrCoMnAlSn）合金。
尽管AB5型合金的储氢能力（320 mAh/g）比AB2型（440 mAh/g）低很多，但AB5型合金的使用却更为广泛，其优点是成本低，易于活化和成型，电极生产工艺灵活，可高放电率放电。
金属氢化物活性物质不同的组成及结构能够满足特殊的设计要求。可以通过调整活性物质的组成来改变比容量、比功率和/或循环寿命中的一个或几个参数。
典型的AB5型合金的组成为：
La5.7Ce8.0Pr0.8Nd2.3Ni59.2Co12.2Mn6.8Al5.2（原子百分数，%）
La10.5Ce4.3Pr0.5Nd1.3Ni60.1Co12.7Mn5.9Al4.7
AB5型合金的质量比容量通常为290-320 mAh/g。
商品化的AB5型合金主要是CaCu5晶体机构
AB2型也有多种组成和加工工艺，常见组成有：
V18Ti15Zr18Ni29Cr5Co7Mn8
V5Ti9Zr26.7Ni38Cr5Mn16Sn0.3
V5Ti9Zr26.2Ni38Cr3.5Co1.5Mn15.6Al0.4Sn0.8
AB2合金的质量比容量为385-450mAh/g。若合金中钒的含量增加，自放电率也会加大，因为钒的氧化物溶解时，伴随着一种特殊类型的氧化还原反应。Co、Mn、Al、Sn的浓度对于改善活化和成型性能，延长寿命非常重要。
金属氢化物用作Ni/MH电池负极材料，还需满足一系列性能要求，包括储氢能力、适中的金属-氢气键合强度、一定的催化活性和放电动力学，同时还要具有抗氧化/腐蚀能力以保证一定的循环寿命。
国内一般采用的是铸态法的冷却方式，只有少数采用了甩带法的冷却方式，一般说来铸态方式冷却速度慢，活化快，但是寿命要差点，甩带方式则相反，理论上说是甩带方式好于铸态方式。晶形，和粒径主要是影响到上粉，或说是拉片，在合金粉直观的反映是松比和振实。一般来说振实高的更有利于做高容量的电池（同样的面积，上粉重量多，面密度大，不会影响要松紧度）。电池厂家最应该测的一个是克容量（电池设计需要用到），粒度组成（只要好上粉/拉片就行）。退火（也叫均匀化热处理，均质退火处理，简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使金属内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』）。对贮氢合金的影响；1.消除合金结构应力；2，减少组分偏析，使合金各个部分成分均匀；3，是倾斜的PCT曲线变平坦，降低合金平台压；4，提高吸氢量，5，提高循环寿命。之所以退火就是因为合金在常规熔融冷却后，会产生应力、成分不均一等，影响贮氢合金吸放氢性能以及电化学性能。
甩带能够提高合金凝固速度，急速冷却能够让合金凝固后仍然保持熔融状态下的成分，达到高度均质化及1um左右的晶粒尺寸，同时合金主要以柱状晶组织组成，这种组织发达的合金制成电极后寿命长，耐腐蚀性能好。这种合金经过低温热处理（低于常规热处理温度），pct曲线进一步平坦，寿命进一步提到。但这种热处理要以不破坏晶粒结构和尺寸为前提。但热处理并非对所有甩带合金都使用，看要进行那种方面的改进了。甩带产品一般以长寿命为特征，放电容量与合金化学计量比相关。
3.2镍氢负极干法连续化浸胶工艺
负极上粉-负极片浸胶-烘干-预压-缓冲-冲切小片
4.隔膜材料(聚烯烃无纺布
4.1传统的湿法
纤维组成：PP，PP/PE
纤维大小：15—20微米
特点：使用聚乙烯和聚丙烯的混合物，均匀性高，是从湿法造纸的生产方面发展而来，为满足PP和PE的结合，所以要使用直径相对大一些的纤维。
4.2拼合纤维法
纤维组成：PP，PE+PEVOH
纤维大小：2—8微米，15—20微米
特点：也是使用湿法制备的，但不同的是，使用水流进行纤维的拼合和缠结。因为在缠结过程中有针孔形成的问题，所以产品的定量最小值值要限制在约
55g/m2。当拼合纤维细度直径为2—8微米时，则需要有较大直径的纤维通过交联以加强产品的强度。万一拼合不完善，同得不到均匀的产物。制备这种隔膜的原材料，既含有聚乙烯纤维，也含有聚丙烯纤维，在一些情况下还含有乙烯-乙烯醇共聚物纤维。
4.3干法
纤维组成：纯PP
纤维大小：8—12微米
特点：
4.4熔喷法
纤维组成：纯PP
纤维大小：1—5微米
特点：是将聚丙烯用熔喷的方法制成，通常不含有添加剂，所以不会降低电池性能。
5.电池制作
5.1裁片
正极118*33.5mm2（厚0.58±0.05mm）
负极153*33.5mm2（厚0.375±0.05mm）
隔膜271*37.5mm2 （厚0.18mm2）
（有的为了使气体更好的化合，加入可气体网栅）
5.2配片
5.3卷绕
由内到外依次是气体网栅→负极→隔膜→正极→镀镍钢壳
5.4检测
要求无凹心、凸心，平整，无短路
5.4滚槽
在装好极组的电池钢壳开口端滚出以个1mm左右深的槽（方便以后封口），再在电池壳内壁涂上沥青油（密封）
5.5注液（真空注液）
约7.2g
5.6封口工艺
将正极极耳点焊到顶端结构件的正极端子上，在钢壳上压平，封口机（精度要高防止泄露）封口，
5.7清洗电池表面油污碱液，涂上防锈油
6.化成制度
6.1常温陈化（使电解液均匀分布）上以部流入的电池需要搁置（不充电）
6.2 充放电循环
6.2.1恒流充电（5mA，30min限压2.00V）
6.2.2休眠10min
6.2.3恒流充电（20mA*4h限压2.00V）
6.2.4休眠30min
6.2.5恒流充电（600mA，8h，限压2.00V）
6.2.6恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
6.2.7休眠1h
6.2.8恒流放电（200mh，检测电池电压不低于0.8V）
6.2.9恒流充电（600mA，8h，限压2.00V）
6.2.10恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
6.2.11休眠1h
6.2.12恒流放电（200mh，检测电池电压不低于0.8V）
6.2.13恒流充电（600mA，6h，限压2.00V）
6.3高温陈化（55度恒温存24h，取出常温搁置6h）（为了加速活化速度）6.4抽测电压
6.5容量分选
6.7测内阻
6.8补充电
6.8.1恒流充电（600mA，150min，限压2.00V）
6.8.2恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
7.包装
8.储藏
极高或极低的温度，会影响电池的表现，因此应避免将电子器材放在高温的环境。此外，电池毋须冷藏，只须于室温下存放在干爽的环境即可
* 镍氢/镍镉充电器的充电电压控制方式和锂离子充电器的完全不同，为了防止锂离子电池因电压过高发生危险，锂离子充电器采用了限压充电技术，而镍氢/镍镉充电器则没有设计这个功能。过充电时，反应为：
正极4OH- -- 4e=2H2O + O2
负极2H2O+4e+O2=4OH-
O2由正极运动到负极，被反应掉了，总反应为了
*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。
*封口后，要及时进行一次初步充电，是为了将二价钴转化为具有导电性的CoOOH，也为负极充进预留电。这步的关键是封口后到充电的时间和充电电流。
1）时间很关键，封口后放置时间太短，则电解液还来不及分配均匀，充电效率低且没有电解液的地方不能发生反应；时间太长则二价钴容易在负极被还原成晶体钴，会生产钴桥，造成微短路。所以尽可能选用吸液速度快的绝缘纸，缩短封口后搁置时间。这点对自放电影响最大。
2）电流也很关键，电流大，则充电电压高，首先发生的反应是二价镍转三价；电流小，充电电压低，则发生的反应是钴的价态转变。
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对 二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。 （1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O
镍氢电池充电器电路图及原理分析 镍氢电池充电器原理图:由LM324组成，用TL431设置电压基准，用S8550作为调整管，把输入电压降压，对电池进电行充电，电路附图所示.其工作原理是: 1.基准电压Vref形成 外接电源经插座X、二极管VD1后由电容C1滤波。VD1起保护作用，防止外接电源极性反接时损坏TL431。R3、R4、R5和TL431组成基准电压Vref，根据图中参数Vref= 2.5×(100+820)／820=2.80(v)，这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约 为1.40V)。 2.大电流充电 (1)工作原理 接入电源，电源指示灯LED(VD2)点亮。装入电池(参考图片，实际上是用导线引出到电池盒，电池装在电池盒中)，当电池电压低于Vref时，IC1-1输出低电平，VT1导通，输出大电流给电池充电。此时，VT1处于放大状态-这是因为电池电压和-VD4压降的和约为3.2V(假设开始充 电时电池电压约为2.5V)，而经VD1后的电压大约5.OV，所以，VT1的发射极－集电极压差远大于0.2V，当充电电流为300mA时，VT1发热比较严重，所以最好用PT=625mW的S8550，或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注：由于LM324低电平驱动能力较小，实测IC1-2，IC1-4输出低电平并不是0V，而是约为0.8V)。 (2)充电的指示 首先看IC1-3的工作情况：其同相端1O脚通过R13接Vref,R14接成正反馈，反相端9脚外接电容，并有一负反馈通路，所以，它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2上端没有电压，则IC1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路，一个通路是通过R14反馈到10脚，另一通路是经电阻R15对电容C2充电，当充电的电压高于10脚电压V+ 时，比较器翻转输出低电平；与此同时，由于R14的反馈作用，10脚电压立即下跳到V-，这时，电容C2通过电阻R15放电，当放电的电压小于10脚电压V-时，比较器再次翻转输出高电平，由于R14的反馈作用，10脚电压立即上跳到V+，此后电路一直重复上述过程，因此，IC1-3的输出为频率固定的方波信号。 其次看IC1-4的工作情况：电池电压经R2、R16分压，接IC1-4的12脚，因为R2< 1请你简要论述一下，电化学研究方法中，暂态测量技术有哪些？以及暂态研究技术的应用有哪些？ 暂态测量技术有哪些？ 暂态测量方法的种类 ①按极化或控制的幅度分( 幅度：电极极化的幅度，界面电位变化量) a. 大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10 mV ( 大幅度) b. 小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、C d) |Δφ|<10 mV(小幅度) ②按控制方式分： a. 控制电流法暂态测量 b. 控制电位法暂态测量 控电流法：单电流阶跃;断电流;方波电流;双脉冲电流 控电位法:阶跃法、方波电位法等;线性扫描(单程线性扫描,连续三角波扫描);脉冲电位(阶梯伏安,常规脉冲,差分脉冲,方波伏安) [从电极极化开始到各个子过程（电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程）做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的，变化的“过渡阶段”，称为暂态.] [电化学暂态测试技术也称为电化学微扰测试技术，即用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上，使电极体系发生微弱的扰动，同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数] 暂态研究技术的应用？ 暂态技术提供了比稳态技术更多的信息，用来研究电极过程动力学，测定电极反应动力学参数和确定电极反应机理，而且还可将测量迁越反应速率常数的上限提高2～3个数量级，有可能研究大量快速的电化学反应。暂态技术对于研究中间态和吸附态存在的电极反应也特别有利。暂态技术中测得的一些参量，例如双电层电容、欧姆电阻、由迁越反应速率常数决定的迁越电阻等，在化学电源、电镀、腐蚀等领域也有指导意义。 2.请你谈谈电化学测量中要获得电化学信号需要哪些电极以及设备，它们分别的作用是什么？ 一、需要①参比电极：参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。 ②盐桥：当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时，常用盐桥把研究电极和参比电极连接起来。盐桥的作用主要有两个，一个是减小接界电势，二是减少研究、参比溶液之间的相互污染。 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中，首先使用了镍极板，几乎与此同时，Thomas Edison 发 明了用于电动车的镍铁电池。遗憾的是，由 于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多，因此实际应用受到了极大的限制。 后来，Jungner的镍镉电池经过几次重要改进，性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年，科学家在 镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性 物质放入多孔的镍极板中，然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947 年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中 ，化学反应产生的各种气体不用排出，可以在电池内部化合。密封镍镉电池的研制成功，使镍镉电池的应 用范围大大增加。 密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑，并且不需要维护，因此在 工业和消费产品中得到了广泛应用。 随着空间技术的发展，人们对电源的要求越来越高。70年代中期，美国研制成功了功率大、重量轻、寿命 长、成本低的镍氢电池，并且于1978年成功 地将这种电池应用在导航卫星上，镍氢电池与同体积镍镉电池相比，容量可提高一倍，而且没有重金属镉 带来的污染问题。它的工作电压与镍镉电池 完全相同，工作寿命也大体相当，但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来，镍氢电池受到世界各国 的重视，各种新技术层出不穷。镍氢电池刚 问世时，要使用高压容器储存氢气，后来人们采用金属氢化物来储存氢气，从而制成了低压甚至常压镍氢 电池。1992年，日本三洋公司每月可生产 200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池，国产镍氢电池的综合性能已经达到国际 先进水平。 蓄电池参数 蓄电池的五个主要参数为：电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电池的容量通 常用Ah(安时)表示，1Ah就是能在1A的电流 下放电1小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量，而活性物质的含量则由电池使用 的材料和体积决定，因此，通常电池体积越 动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。 镍镉电池镍氢电池的原理及充电方法 发表于81 天前?电池?暂无评论?被围观151 views+ 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中，首先使用了镍极板，几乎与此同时，Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。遗憾的是，由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多，因此实际应用受到了极大的限制。 后来，Jungner的镍镉电池经过几次重要改进，性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年，科学家在镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性物质放入多孔的镍极板中，然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中，化学反应产生的各种气体不用排出，可以在电池内部化合。密封镍镉电池的研制成功，使镍镉电池的应用范围大大增加。 密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑，并且不需要维护，因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。 随着空间技术的发展，人们对电源的要求越来越高。70年代中期，美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池，并且于 1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上，镍氢电池与同体积镍镉电池相比，容量可提高一倍，而且没有重金属镉带来的污染问题。它的工作电压与镍镉电池完全相同，工作寿命也大体相当，但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来，镍氢电池受到世界各国的重视，各种新技术层出不穷。镍氢电池刚问世时，要使用高压容器储存氢气，后来人们采用金属氢化物来储存氢气，从而制成了低压甚至常压镍氢电池。1992年，日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池，国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。 蓄电池参数 电 化学原理 第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。 分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。 电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。 当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系： 与 的关系： 当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动是独立的，这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和： 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度：单位场强（V/cm ）下的离子迁移速度，又称离子绝对运动速度。 离子迁移数：某种离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的百分数。 或 第二章 电化学热力学 i i i x αγ= ∑= 22 1 i i z m I I A ?-=± γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000 =λ-++=000λλλ 电化学原理 第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。 分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。 电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。 当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系： 与 的关系： 当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动 i i i x αγ=∑ =2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλ 电化学原理及其应用 1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。 电解总反应式为： 则下列说法正确的是( ) A．X为C2H5COOH B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO2－3＋6H＋ C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素 D．阴极的还原产物为H2和OH－ 解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO2－3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物． 答案：AC 2．下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A．铜锌原电池中铜是负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极； 电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。 答案：C 3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu ＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石 第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状 答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\ 偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。） 6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。 8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么 答：静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。11．什么叫ψ1电位能否说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关ψ1电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致为什么 答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。不能，因为不同的紧密层d的大小不同，而紧密层的厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时ψ1电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题 13．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构答： 14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。15．什么是特性吸附哪些类型的物质具有特性吸附的能力答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。 个人资料整理仅限学习使用 南阳理工学院 本科生毕业设计<论文） 学院<系）：电子与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 学生：张元星 指导教师：陈兰莉 完成日期 2018年5月 南阳理工学院本科生毕业设计<论文） 镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计(The Hardware Design ofNi-MH Battery Charging System> 总计：毕业设计<论文）页 表格：个 插图：幅 南阳理工学院本科毕业设计<论文） 镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计The Hardware Design of Ni-MH Battery Charging System 学院<系）：电子与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：张元星 学号：97107034 指导教师<职称）：陈兰莉<副教授） 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology 镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计 电气工程及其自动化张元星 [摘要]:Ni-MH电池是一种新型充电电池，具有能量比大、重量轻、温度特性好等特点，并且相比铅酸蓄电池、镍镉电池等传统电池对环境污染小，被称为绿色电池，得到广泛的应用。 本文介绍了一种基于单片机的镍氢蓄电池组充电器的设计。充电器的硬件部分主要包括单片机控制模块、充放电模块、电压电流采集接口模块、电池组状态检测模块、键盘输入模块、LED显示模块等。单片机控制模块用于对整个系统的各个模块进行控制。充放电模块用于完成对镍氢蓄电池组的恒流充电和恒流放电。电压电流采集接口模块用于检测电池的电压，电流等数据。电池组状态检测模块用于检测电池组中电池的数量和安放的位置，并在单片机的控制下切断充满电或放完电的电池。键盘输入模块不仅可以用于手动调整充放电电流的大小，还可以作为放电的控制开关。LED显示模块用于显示整个系统的相关数据和提示信息。本设计操作简单、实用性强等优点，具有较强的实用价值。 [关键词]：镍氢电池；充放电；89C51单片机；ADC0809模数转换器 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 一、镍镉/镍氢电池的发展 1899年，Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中，首先使用了镍极板，几乎与此同时，Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。遗憾的是，由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多，因此实际应用受到了极大的限制。 后来，Jungner的镍镉电池经过几次重要改进，性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年，科学家在镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性物质放入多孔的镍极板中，然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中，化学反应产生的各种气体不用排出，可以在电池内部化合。密封镍镉电池的研制成功，使镍镉电池的应用范围大大增加。 密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑，并且不需要维护，因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。 随着空间技术的发展，人们对电源的要求越来越高。70年代中期，美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池，并且于1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上，镍氢电池与同体积镍镉电池相比，容量可提高一倍，而且没有重金属镉带来的污染问题。它的工作电压与镍镉电池完全相同，工作寿命也大体相当，但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来，镍氢电池受到世界各国的重视，各种新技术层出不穷。镍氢电池刚问世时，要使用高压容器储存氢气，后来人们采用金属氢化物来储存氢气，从而制成了低压甚至常压镍氢电池。1992年，日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池，国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。 二、蓄电池参数 蓄电池的五个主要参数为：电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电池的容量 ．．．．．．1．小时 ．．。单元电池内活性物质 ．．．．1A．．的电流下放电 ．．通常用Ah( ．．．安时 ．．)．表示，1Ah ．．．就是能在 的数量决定单元电池含有的电荷量，而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定，因此， 通常电池体积越大，容量越高 ．．．．．．．．．．．．．。与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。蓄电池的充电 ．．．．．． 电流通常用充电速率 ．．．C．为蓄电池的额定容量 ．．．．．．．．．。例如，用2A电流对1Ah电池充电，充电．．．．．．．．．C．表示， 速率就是2C；同样地，用2A电流对500mAh电池充电，充电速率就是4C。 电池刚出厂时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电 ．．．．．．．．．．．．． 位和内部电解液的浓度决定。 ．．．．．．．．．．．．．当环境温度、使用时间和工作状态变化时，单元电池的输出电压略 有变化，此外，电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。单元镍镉电池的标称电压约为1.3V（但一般认为是1.25V），单元镍氢电池的标称电压为1.25V。 电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中，极板的电阻是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。 （第一次征求意见稿） 随着煤炭工业发展和矿山装备技术进步，监测通信系统、紧急避险设施、井下运输车辆等对防爆电源的容量要求越来越高，同时《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》中明确禁止存在析氢危险的蓄电池在隔爆外壳内使用。为满足目前煤矿装备的迫切需要，在充分研究、复征求各方面专家意见以及进行相关试验研究的基础上，制定本安全技术要求。 1 范围 本技术要求规定了矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电源产品分类、型号命名、安全技术要求、检验规则等内容。 本技术要求适用于在煤矿井下使用的矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电源的安全标志管理。 2 规范性引用文件 GB 爆炸性环境第1部分：设备通用要求 GB 爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备 GB 爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备 GB 低压开关设备和控制设备第1部分总则 GB/T 含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组便携式密封单体蓄电池第2部分金属氢化物镍电池 MT/T 煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法 MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT/T 286 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法 MT/T 408-1995 煤矿用直流稳压电源 MT/T 1078-2008 矿用本质安全输出直流电源 QC/T 744-2006 电动汽车用金属氢化物镍蓄电池 3 术语和定义 单体电池 构成蓄电池最小电气单元的电极和电解质的组合。 蓄电池组 以串联方式连接起来，增加电压的两个或多个单体电池。 电池管理系统 通过采集、检测单体电池与热、电相关数据，对单体电池进行充放电管理、保护与控制的 电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.doczj.com/doc/a44172810.html,work Information Technology Company.2020YEAR 第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ 镍氢电池知识大全 工作2008-07-23 13:34 阅读529 评论1 字号：大中小 镍氢电池的充电 充电温度 请在0°C至40°C的环境温度下进行电池充电过程。充电过程的环境温度会影响电池的充电效率，所以在10°C至30°C下充电会达到最好的充电效率。 在低于0°C下充电时，电池内的气体吸收反应将不正常，结果导致电池内压升高，这会促使电池排气阀启动释放出碱性气体，最终致使电池性能不断下降。 在高于40°C下充电时，电池充电效率将下降，电池充电不完全会缩短电池工作时间，而且会导致电池漏碱。 电池并联充电 在设计电池需要进行并联充电时要十分小心！在这种情况下，请与我们联系可得到详细的技术支持。 反向充电 严禁对电池进行反向充电！ 对电池进行反向充电会引起电池内部气压急剧上升，这会促使电池排气阀启动释放碱性电解液，导致电池性能快速下降，还会出现电池膨胀和电池破裂的现象。 过充电 应避免过充电，反复的过充电会导致电池性能下降。（过充电是指对是已经充満电的电池再继续充电） 快速充电 当对电池进行快速充电时，请使用特定的充电器（或本公司推荐的充电方法），并且按照正确程序进行。 涓流充电（连续充电） 不要对镍氢电池使用涓流充电。但是，在对电池使用快速充电后可以用0.033CmA至 0.05CmA涓流进行补充充电。充电同时要避免用涓流方式过充，这样会损坏电池的特性，应使用计时器来控制充电时间。 注释：'CmA' 在充电和放电过程中，CmA是一个指明电流大小和表示电池额定容量的值，“C”是指电池的额定容量。例如：对额定容量为1500mAh电池的0.033CmA来说，这个值表示1500乖0.033(或1500除以30），即50mA。 电池储存在什么样的条件较好？ 根据IEC 标准规定，电池应在温度为20+-5O ° C ，湿度为（65-+20 ）% 的条件下储存。一般而言，电池储存温度越高，容量的剩余率越低。反之，也是一样。冰箱温度在0-10O ° C 时储存电池的最好地方，尤其是对一次电池。而二次电池即使储存后损失了容量，但只要重新充放电几次既可恢复。 电池能储存多久？ 就理论上讲，电池储存时总有能量损失。电池本身固有的电化学结构决定了电池容量不可避免地要损失，主要是由于自放电造成的。通常自放电大小与正极材料在电解液中的溶解性和它受热后的不稳定性（易自我分解）有关。可充电电池的自放电远比一次电池高。而且电池类型不同，电池每月的自放电率也不一样。一般在10-35% 变动。一次电池的自放电明显要低得多，在室温下每年不超过2% ，储存过程中与自放电伴随的是电池内阻上升，这会造成电池负荷力的降低，而在放电电流较大的情况下，能量的损失变化非常明显，下表列出了正常储存条件下自放电的近似值： 类型自放电碱锰MnO2/Zn 圆形电池2% 锌碳MnO2/Zn 圆形电池〈4% 锂离子锂MnO2 圆形电池和纽扣电池约1% 镍镉/ 镍氢电池〈35% 类型 自放电 碱锰MnO2/Zn 圆形电池 2% 锌碳MnO2/Zn 圆形电池 < 4% 锂离子锂MnO2 圆形电池和纽扣电池 ≈ 10% 电化学原理思考题答案 （注：我只做了老师要求做的） 第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同？为什么？ 2．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在电化学中有什么重要用途？ 答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状？ 答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零？用什么办法能确定其表面带电状况？ 答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子 双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。） 6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？ 7．双电层的电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。 8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系？ 9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。 10．影响双电层结构的主要因素是什么？为什么？ 答：静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。 11．什么叫ψ1 电位？能否说ψ1 电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关？ψ1 电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致？为什么？ 答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。不能，因为不同的紧密层d的大小不同，而紧密层的厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ1 电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时ψ1 电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题？ 13．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构？ 答： 14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。 15．什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的能力？ 答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。 16．用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量的大小？为什么？ 17．试根据微分电容曲线和电毛细曲线的变化，说明有机分子的特性吸附有哪些特点？ 电池管理系统 电池管理系统（BMS）对不同的人有不同的用途。在一些方面它只是简单的电池监测，在充电和放电过程中对电池的关键参数进行监测，如电压、电流、电池温度、外部温度。监控电路一般可以提供输入给保护装置，用于在负载或者充电器的任何参数超出设定值时发出报警或断开连接。 对于电力和电站工程师来说，电池管理系统是在船舶断电情况下为设备和通信系统供电的最后保障。BMS不仅需要对电池的监控和保护，也要保证在需要是能够提供充足电力，并延长供电时间和电池寿命。这些都在电池充电维护管理计划中进行控制。 对于自动化工程师来说，BMS是综合的快速响应的能量消耗管理系统的重要组成部分，并需要在其它船用设备，例如主机遥控、环境控制、通信系统和安全系统的显示界面中进行显示。 这就是BMS具有很多种类的原因。 设计BMS 为保证电池控制的性能和从安全方面考虑，必须先明白什么是需要控制的和为什么它们需要被控制。这就需要对电池的化学原理、工作特性和故障模式（特别是锂电池的）有深入的了解，不能简单地将电池当成一个黑盒子来看。 注：黑盒子只在设计或使用中，不考虑某一设备或单元的内部结构及原理，只考虑其输入和输出特性。 BMS的结构组成 一般的电池管理系统有三个基本的组成 ?保护电池或蓄电池不受损害 ?延长蓄电池的寿命 ?在需要时维护处于混乱状态的电池组。 为达到以上目标，电池管理系统需要满足一个或多个一下功能。 ?电池保护。所有的BMS陈旭能够保护电池免于超出范围的操作条件引起的伤害。实际上BMS必须对与电池任何可能受到的损害提供完整的保护。对 电池进行超出其设计极限的操作将不可避免的导致其故障。避免这些故障，将节省更换电池的费用。尤其是对于高电流和高动力输出，且在恶劣工作 环境中被使用者滥用的情况下。 ?充电控制。这是BMS的基本功能。不恰当的充电是造成蓄电池损坏的最重要原因。 ?需求管理。电池组并不是直接与操作系统连接，需求管理提供电池所需的指令，其目的是通过在应用电路中使用节省电池能源的技术来减少电流损 耗，以延长电池两次充电之间的间隔。 ?充电情况监测。很多程序需要电池组或单个电池在电池组中的充电情况方面的知识。这可以提供使用者一个电池剩余电量的指示，或者为控制电路 提供信息，以保证充电进程的最优控制。 ?健康情况监测。该功能用于测量电池组的额定输出性能。这是评价应急动力系统能力的指标，也是判断是否需要进行维护的依据。 ?电池均衡。在多个电池组成的电池组中，由于制造容差或充放电周期中的工作情况会造成电池的微小差异，较弱的电池在放电过程中会超额负载，使之变得更弱，直到最终使电池组过早失效。 ?历史记录功能。记录电池组的历史数据，用于评估电池组的健康情况，也用于判断是否被错误私用。为以后的评估包括使用次数、最大和最小电压、温度和最大充放电电流等参数。 ?识别和鉴定。提供关于电池的制造商机型名称、化学测试、序列号、生产日期等信息。 ?通信。BMS包括电池组和充电装置、测试设备之间的几种通信方式。以及提供给显示界面的监控、状况和历史信息。通信部分也需要能够允许使用 者设置修改电池组的控制参数、诊断或测试。 下面举例说明三种不同非常不同的BMS程序。 智能电池 可充放电的镍镉和镍氢电池的寿命可通过置于电池组和充电设备之间的智能充电系统延长。电池提供其规格、当前状况和使用历史等信息给充电装置，一共实现最佳充电方案，或控制其使用方式。 电池和充电设备形成结合体的主要目的是提供一个更大方位的电路保护，用电化学原理与方法课程中下半学期课程复习题 (1)剖析
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