镉镍蓄电池介绍

镍镉蓄电池的化学原理1、化学原理Ni-Cd蓄电池使用氢氧化镍作为正极极板，氧化镉作为负极极板，结构类似于铅酸系统。

Ni-Cd系统的电解液是氢氧化钾。

NiOH正极通常由镍纤维混合石墨或镀镍塑料纤维组成，还加入了少量钡、钴化合物等其他材料来提高性能。

负极也常用镀镉塑料纤维组成。

如果负极不是带涂层的塑料，那么通常与铁或镍进行混合。

纤维结构增大了正极和负极的表面积，从而减少了相对昂贵的镍和镉的需求量。

电极总体放电反应如下：2NiOOH+2H2O+Cd→2Ni（OH）2+Cd（OH）2充电过程是该反应的逆向反应。

满充电池的电压为1.29V。

与铅酸蓄电池不同的是，铅酸蓄电池在充放电期间电解液比重发生可测量的变化，而Ni-Cd系统在蓄电池运行期间KOH电解液几乎没有变化。

一些蓄电池还在电解液中添加了LiOH，用于改善循环寿命和高温运行特性。

2、镍镉系统的特性Ni-Cd蓄电池比铅酸蓄电池更稳定，可耐受冰点温度和高温，能够完全放电，并且受过充电的影响很小。

由于Ni-Cd蓄电池稳定的特性可使系统不使用充电控制器，在一些应用中Ni-Cd蓄电池可能是更好的选择。

如果该蓄电池准备用在难于维护的地点，那么蓄电池成本较高往往也是合理的。

最常见的工业Ni-Cd蓄电池是开口袋式极板类型。

这类蓄电池可用在工业、军事和空间应用，上述特性对于这些应用十分重要，容量范围从小容量到超过1200A·h。

根据蓄电池是否按高、中或是低放电率设计，电极可有三种不同厚度。

蓄电池能量密度范围从袋式极板的20Wh/kg到塑料粘结极板的50Wh/kg以上。

不同于铅酸蓄电池在深放电条件下会损失容量，Ni-Cd系统在较宽温度范围内放电率最高可达到C，并且仍可向负荷提供90%以上的容量。

这主要归功于这种蓄电池内阻极低，而内阻取决于电池面积，可低于1mΩ。

如果Ni-Cd电池充电后搁置不用，在最初几天里电荷损失速率约为每天2%，但随后稳定在相对较低的损耗水平。

镉镍蓄电池课件xx年xx月xx日•镉镍蓄电池概述•镉镍蓄电池的构造与原理•镉镍蓄电池的性能指标与测试•镉镍蓄电池的应用领域与市场前景目•镉镍蓄电池的安全使用与维护保养•镉镍蓄电池的发展趋势与挑战录01镉镍蓄电池概述镉镍蓄电池是一种二次电池，它是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等组成的。

镉镍蓄电池的正极材料是氢氧化镍，负极材料是海绵状镉，电解质是氢氧化钾溶液。

镉镍蓄电池的定义镉镍蓄电池的特点镉镍蓄电池具有较高的能量密度，这意味着在相同的重量下，它可以存储更多的电能。

高能量密度长寿命环保安全镉镍蓄电池的寿命较长，可以满足各种应用的需求。

镉镍蓄电池中的镉和镍都是环保的，不会对环境造成太大的污染。

镉镍蓄电池的安全性较高，不会因为过充、过放或短路等操作而产生危险。

镉镍蓄电池的发展历程镉镍蓄电池开始出现，并逐渐被应用于各种领域。

20世纪初随着电动汽车的兴起，镉镍蓄电池开始被广泛应用于汽车领域。

20世纪60年代随着电子技术的发展，镉镍蓄电池开始被广泛应用于各种电子设备中。

20世纪80年代随着环保意识的提高，镉镍蓄电池开始被广泛应用于绿色能源领域。

21世纪初02镉镍蓄电池的构造与原理由氧化镍粉、氢氧化镍、活性炭和凝胶剂等材料混合制成。

正极由镉粉、氢氧化镍、炭黑和凝胶剂等材料混合制成。

负极通常由聚乙烯或聚丙烯制成，用于隔离正负极，防止短路。

隔膜通常由镍合金或不锈钢制成，用于容纳正负极和电解液。

电池外壳镉镍蓄电池的内部结构在充电时，正极材料中的氧化镍被还原成金属镍，同时释放出电子，通过导线传输到正极。

在负极上，镉粉被氧化成镉离子，同时吸收电子，也通过导线传输到负极。

此时，正负极之间产生电势差，这个电势差是电池储存电能的原因。

放电过程在放电时，正负极上的电子通过导线释放出来，供给外部电路使用。

同时，正极和负极上的金属镍和镉离子分别还原成金属单质，附着在电极表面。

这个过程就是电池放电的过程。

充电过程镉镍蓄电池的工作原理VS镉镍蓄电池的材料要求要求具有高电导率、良好的化学稳定性和耐腐蚀性。

铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池是目前常见的几种蓄电池类型。

它们在应用领域、工作原理、性能特点等方面存在差异。

本文将分别介绍这四种电池的特点和应用。

一、铅酸电池铅酸电池是一种较为成熟的蓄电池技术，广泛应用于汽车、UPS （不间断电源）、太阳能系统等领域。

它的正极为过氧化铅，负极为纯铅，电解液为硫酸。

铅酸电池具有较低的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。

然而，它存在着较大的体积、重量和环境污染的问题。

二、镍镉电池镍镉电池是一种高性能的蓄电池，常用于无人机、通信设备、医疗器械等领域。

它的正极为氢氧化镍，负极为氢氧化镉，电解液为氢氧化钾。

镍镉电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。

然而，它存在着有毒金属镉的使用、记忆效应和高成本的问题。

三、镍氢电池镍氢电池是一种环保型的蓄电池，被广泛应用于电动汽车、电动工具、太阳能系统等领域。

它的正极为氢氧化镍，负极为储氢合金，电解液为氢氧化钾。

镍氢电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。

相比于镍镉电池，镍氢电池的环境友好性更好。

然而，它存在着较高的成本和较低的放电电压的问题。

四、锂离子电池锂离子电池是目前最为流行的蓄电池技术，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。

它的正极为氧化物（如钴酸锂、磷酸铁锂等），负极为石墨，电解液为锂盐溶液。

锂离子电池具有较高的能量密度、较低的自放电率和较长的使用寿命。

它的优点包括轻量化、高效率和无污染，但也存在着较高的成本、安全性风险和容量衰减的问题。

总结起来，铅酸电池适用于对能量密度要求不高的应用场景；镍镉电池适用于对性能要求较高的应用场景；镍氢电池适用于对环境友好性要求较高的应用场景；锂离子电池适用于对能量密度和轻量化要求较高的应用场景。

随着科技的不断进步，这些电池技术将不断改进和发展，以满足人们对于电能存储的需求。

镉镍蓄电池工作原理
镉镍蓄电池是一种可充电电池，其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 充电：当外部直流电源连接到蓄电池时，正极的氢氧化镉（Cd(OH)2）会被还原成金属镉（Cd），同时负极的氢氧化镍（Ni(OH)2）会被氧化成氢氧化镍（NiOOH）。

2. 放电：当需要使用电能时，蓄电池会被连接到负荷电路，正负极之间产生电流。

在放电过程中，金属镉正极的镉被氧化成氢氧化镉，而氢氧化镍负极的氢氧化镍会被还原成氢氧化镍。

3. 反应：在充放电过程中，氢氧化镍和氢氧化镉之间的离子交换反应是主要的电化学反应。

在放电过程中，氢氧化镉负极释放氢离子（H+）到电解质中，同时氧化镍正极吸收电解质中的氢离子，并产生水。

在充电过程中，这些反应逆转，氢氧化镉正极吸收氢离子，氧化镍负极释放氢离子。

4. 电解质：电解质通常是氢氧化钠（NaOH）溶液，它提供了离子传输的媒介，同时参与了反应过程中的离子交换。

通过反复的充放电过程，镉镍蓄电池能够实现电能的储存与释放，以满足电力需求。

镍镉/镍氢电池一、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表示，C为蓄电池的额定容量。

例如，用2A电流对1Ah电池充电，充电速率就是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。

蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。

镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V，镍氢电池的充电终止电压为1.5V。

放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。

如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这样，极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。

放电终止电压和放电率有关。

镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列，镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V。

二、镍镉蓄电池的工作原理镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

一镍镉蓄电池的分类：目前，要紧有三种不同的镍镉蓄电池系统相互竞争。

袋式极板型、烧结式极板型和纤维结构电极。

纤维结构电极式蓄电池也被称为FNC蓄电池。

这三种镍镉蓄电池系统的要紧区别在于电极的设计上：袋式极板：袋式极板电极是由有微孔的金属薄板组成，以某种方式折叠起来，形成许多小“口袋”，这些“口袋”携带活性物质。

后附袋式电极的局部结构图。

依照设计构造，能够明白这种电极设计有一些短处。

传导物质只围绕在活性物质的表面，而由于这种物质是一种不良导体，那么必需在活性物质中填加石墨来增强其传导性能。

石墨会在电解液中溶解，而且在电解液中形成一种所谓的“碳酸盐”。

由于电解液中碳酸盐含量的增加和活性物质中石墨含量的减少，会降低蓄电池有效电容量的取得率。

这种作用会在后面的曲线中显示出来。

由于活性物质中石墨的遗失是无法恢复的，因此即便是改换电解液也不能完全弥补这种作用造成的后果。

同时,电解液还必需改换,破坏环境,造成环境污染!烧结式极板：烧结式电极又是另一中构造，可参考后附的“纤维结构极板和烧结式极板的比较”。

烧结式极板是由很薄的有微孔的金属板组成，将镍薄片烧结在上面。

在镍薄片与镍薄片之间的空间注入且填满活性物质。

这种设计确保了活性物质和传导结构的良好接触。

而且，因为这些电极是超级薄的（~），它们能够在容量必然的情形下产生一种很高的电极表面，形成专门好的大电流放电性能。

可是，由于这种物质超级坚硬，无法在充电和放电时跟上活性物质的容量转变。

这使镍薄片之间的烧结点处产生裂痕，致使整个结构的松动，这确实是其循环利用寿命短的缘故。

最近，在烧结式电极的基础上进展出了塑胶粘结式电极。

这种电极含有必然容量的塑胶物质使电极能够部份跟上活性物质的容量改变。

固然，这延长了烧结式蓄电池单体的利用寿命，专门是没有物质从电极中掉出，沉积在电池单体的底部。

但不能不疑心的是，这种设计能改善镍薄片之间烧结点处裂痕的产生，可是不是会降低其传导性能。

纤维结构电极：对镍镉蓄电池单体电极的最新设计功效是纤维结构电极，也确实是FNC系统。

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。