镍氢电池知识
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一、镍氢1. 镍氢电池工作原理:2Ni (OH)2 + M NiooH + MH ±Q(总化学反应)Ni (OH)2 :正极物质,球镍。
M :负极物质,储氢合金粉。
NiooH :正极物质充电过程中被氧化生成物,羟基氧化镍。
MH :负极物质被还原生成物。
二、各部份功用1. Cell cap(盖帽):与电池正极相连,起密封和导电作用,盖帽分平(flat cap)和尖头(Nigh cap)两种。
2. Gasket(密封圈):使电池正、负极隔绝以及防止漏液。
3. Top insulator(顶部绝缘垫):防止正负极短路。
4. Current Collector(集耳):将正极片与顶盖联接,起集电流及导电流作用。
5. Cell Can(电池壳):起容器以及充当负极导体作用。
6. Bottom insulator(底垫):防止电池底部短路。
7. Safety-vent system(安全阀系统):在电池过充或过放时电池内部压力过大,气体通过安全阀排放。
8. Separator(隔膜):保持电解液并使正负极隔离,防止电池内部短路。
9. Positive electrode(正极板):电极上活性物质反应产生电流。
9. Negative electrode (负极板):电极上活性物质反应产生电流。
二、电池使用常识A.充电1. 充电温度(1) 电池充电应在环境温度0℃至45℃间进行(特殊型电池除外)。
(2) 充电环境温度影响充电效率,充电效率在10℃~30间充电效率最高,因此,尽可能将充电器(或电池)放于指定温度范围内的地方。
(3) 在低温时,气体的吸收速度减慢,电池内压升高,这可能使安全阀开启,泄漏出碱性气体,使电池性能恶化。
(4) 温度高于40℃,充电效率降低,这会干扰充电,并造成电池性能的恶化和漏液。
2. 并联充电设计并联充电要确保线路的可靠性,否则导致大电流对电池充电,使电池性能恶化,甚至漏液。
3. 反极充电会造成电池内压升高,激活安全阀,使电池漏液,性能恶化,甚至发生鼓胀或破裂。
定义特点定义与特点随着技术的不断进步,镍氢电池逐渐成为主流的可充电电池之一,广泛应用于消费电子、电动汽车等领域。
镍氢电池的历史与发展发展历程起源消费电子电动汽车其他领域镍氢电池的应用领域负极反应•电池总反应:镍氢电池的总反应是正极和负极反应的组合。
充电过程放电过程电池充电与放电容量镍氢电池的容量是指电池在一定条件下可以储存的电量,通常以毫安时(mAh)为单位表示。
容量取决于电池的活性物质(如金属镍和氢)的含量以及电池的体积。
能量密度镍氢电池的能量密度是指单位体积或单位质量电池可以储存的能量,以瓦时/千克(Wh/kg)或瓦时/立方厘米(Wh/cm³)为单位表示。
高能量密度意味着在相同体积或质量的电池中可以储存更多的能量。
容量与能量密度内阻与欧姆损耗内阻镍氢电池的内阻是指电池内部电阻,包括欧姆电阻和极化电阻。
内阻的大小反映了电池内部电学特性的好坏,对电池的充放电性能和效率有重要影响。
欧姆损耗欧姆损耗是指电池在充放电过程中由于内阻而产生的热量和电压损失。
欧姆损耗的大小与电池的品质和制造工艺有关,同时也受到环境温度和使用条件的影响。
镍氢电池的自放电率是指电池在不使用的情况下,内部活性物质自发发生化学反应而导致的电量损失率。
自放电率越低,电池储存期间保持电量的能力就越强。
储存寿命镍氢电池的储存寿命是指电池在储存状态下可以保持的有效期。
储存寿命受到多种因素的影响,如活性物质的结构、环境温度、湿度等。
一般来说,提高储存温度和湿度会缩短储存寿命。
自放电率自放电率与储存寿命VS充电效率与放电效率充电效率放电效率原材料材料配方原材料处理030201电极材料涂布工艺电极干燥与处理电池结构掌握电池组装的流程和工艺,如叠层、焊接、密封等。
组装工艺封装与测试电池组装与封装安全风险与应对措施电池过充01电池过放02电池高温03存储寿命测试通过模拟电池在存储状态下的变化,评估电池的长期性能和稳定性。
测试方法包括在不同温度和湿度条件下存储电池,并定期测量电池性能指标。
镍氢电池知识点介绍镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。
镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。
镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。
下面小编为大家介绍下镍氢电池知识点。
一、镍氢电池的分类镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。
低压镍氢电池具有以下特点:(1)电池电压为1.2~1.3V,与镉镍电池相当;(2)能量密度高,是镉镍电池的1.5倍以上;(3)可快速充放电,低温性能良好;(4)可密封,耐过充放电能力强;(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路;(6)安全可靠对环境无污染,无记忆效应等。
高压镍氢电池具有如下特点:(1)可靠性强。
具有较好的过放电、过充电保护,可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。
具有良好的比特性。
其质量比容量为60A·h/kg,是镉镍电池的5倍。
(2)循环寿命长,可达数千次之多。
(3)与镍镉电池相比,全密封,维护少。
(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。
二、镍氢电池的结构原理镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。
活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等,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,一般根据使用条件不同的工艺生产电池。
通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。
充放电化学反应如下:正极:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-负极:M+H2O+e-=MHab+OH-总反应:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH注:M:氢合金;Hab:吸附氢;反应式从左到右的过程为充电过程;反应式从右到左的过程为放电过程。
充电时正极的Ni(OH)2和OH-反应生成NiOOH和H2O,同时释放出e-一起生成MH和OH-,总反应是Ni(OH)2和M生成NiOOH,储氢合金储氢;放电时与此相反,MHab释放H+,H+和OH-生成H2O和e-,NiOOH、H2O和e-重新生成Ni (OH)2和OH-。
镍氢电池是否安全可靠?一、镍氢电池的基本原理及特点镍氢电池是一种以镍、氢为电极材料的二次电池。
其工作原理是在充放电过程中,镍氢电池通过化学反应将氢气储存在负极材料中,从而实现能量的储存与释放。
相比其他电池,镍氢电池具有以下特点:1. 高能量密度:镍氢电池的能量密度相对较高,可以存储更多的能量,使得电池的使用时间更长。
2. 长循环寿命:镍氢电池的循环寿命通常可以达到数千次,可以更加经久耐用,减少更换电池的频率。
3. 环保无污染:镍氢电池作为一种绿色能源,不含有重金属等有害物质,对环境友好,并且可以通过回收再利用,减少资源的浪费。
二、镍氢电池的安全性问题1. 过充与过放问题:由于充电过程中电池会产生氢气,过充或过放会加速氢气的产生和释放,可能引发火灾或爆炸的风险。
因此,镍氢电池需要配备过充保护电路,以确保在充电过程中能够及时停止充电,避免电池过热。
2. 温度过高问题:过高的温度会对电池产生负面影响,可能引发电池损坏甚至着火的风险。
因此,镍氢电池通常需要在使用和储存过程中避免过高的温度。
3. 外界物理损伤和短路问题:镍氢电池外壳较薄,如果受到外力撞击或短路等异常情况,可能会导致电池破裂或内部短路,进而引发火灾或爆炸等安全威胁。
三、如何安全使用镍氢电池1. 购买正规品牌电池:选择正规品牌的镍氢电池,并在可信赖的商家购买。
正规品牌通常会具备更完善的安全措施和质量保证。
2. 避免过度充放电:在充放电过程中,合理控制电池的充放电电流和充放电时间,避免过度充放电引发安全风险。
3. 避免高温环境:在储存和使用镍氢电池时,尽量避免将电池暴露在高温环境中,避免过热引发问题。
4. 注意外界物理损伤:使用镍氢电池时,应该谨慎对待电池,避免受到外界物理损伤,避免电池破裂或内部短路。
5. 注意电池寿命和更换周期:及时更换老化的电池,避免因电池老化引发的安全问题。
结语:总的来说,镍氢电池作为一种高性能的电池,其安全性和可靠性是可以得到保证的。
镍氢充电知识点总结一、镍氢电池的基本原理镍氢电池是一种环保的可充电电池,它采用了镍氢化物和氢氧化镍作为正负极材料,使用了一种碱性电解液。
镍氢电池的工作原理是在充放电过程中,正极的氢氧化镍和负极的镍氢化合物之间进行氧化还原反应,通过电化学反应来储存和释放电能。
二、镍氢电池的特点1. 高能量密度:镍氢电池的能量密度比铅酸电池和镍镉电池高,能够提供更长的续航里程。
2. 长寿命:镍氢电池具有长寿命,能够充放电数千次。
3. 环保:镍氢电池不含有铅和镉等有毒元素,对环境友好。
4. 安全性好:镍氢电池不会发生“记忆效应”,也不会因深度放电而损坏。
三、镍氢电池的充电特点1. 充电电压范围:镍氢电池的标称工作电压为1.2V,充电电压范围为1.41V~1.56V。
2. 充电过程:在正常充电过程中,电流逐渐减小,直至充电完全停止。
3. 充电时间:镍氢电池的充电时间根据电流的大小不同,充电时间也不同。
四、镍氢电池的充电方法1. 恒定电压充电:恒定电压充电是一种常用的充电方法,适用于镍氢电池的大容量充电时。
2. 恒流充电:在恒流充电过程中,电压逐渐增加,直至镍氢电池充满。
五、镍氢电池的充电注意事项1. 使用合适的充电器:应使用专门设计的镍氢电池充电器,以避免过充或过放。
2. 适当的充电模式:根据电池的实际情况,选择合适的充电模式。
3. 避免过充:充电时应注意控制电压和电流,避免过充,以免发生安全事故。
4. 避免过放:充电过程中应及时停止充电,避免过放,以免影响电池的使用寿命。
六、镍氢电池的充电管理系统镍氢电池的充电管理系统主要包括充电控制器、电池管理模块、充电接口等部件。
充电管理系统能够实现对电池的全面监控和管理,保证电池的安全充电和使用。
七、镍氢电池的充电技术发展趋势1. 高速充电技术:随着科技的不断发展,镍氢电池的充电速度也在不断提高,未来将会出现更高速的充电技术。
2. 高能量密度技术:目前,科研人员正在致力于提高镍氢电池的能量密度,以满足电动汽车等高功率需求。
一镍氢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: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 — 2H2O十O2贮氢电极上; 2H2O+O2+4e —4 OH`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所示。
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。
这种电池的电压和镍镉电池完全相同,为1 2伏。
镍氢电池简单知识镍氢电池规范叫法:金属氢化物镍电池标称电压(表示电池电压的近似值):nX1.2V。
(以3508氢电为例,n=3)终止电压(规定放电终止时):nX1.0V。
充电制式:(恒流,在以0.2C放电至终止电压后开始恒流充电)1、0.4C充电:以0.4C充电3.5h2、完全充电:以0.1C充电16h放电性能:(只说其一,与大家关系密切的)0.2C放电:以0.2C放电至终止电压,放电时间应不小于5h。
国家技术监督部门鉴定氢电容量,是按照0.4C的充电制式充电,并按照0.2C的放电制式放电的。
完全充电是用于鉴定电池的储存性能的,在储存12个月后,经完全充电后,以0.2C放电,时间不应低于4h。
过充电性能:0.4C充电结束后,继续以0.1C充电48h,应不变形、不漏夜、不冒烟、等等。
以上是对氢电国家标准GB/T18288-2000的简单描述,由此我们可以看出几个问题:1、对于氢电,完全充电有好处,可以充的更饱,好象就是大家的激活概念。
2、但是,完全充电是有条件的,那就是0.1C,但市场上的充电器不会设计这么小的充电电流(以3508氢电计,应是50mA),如果用普通的充电器16小时,要么充电器充满后已经截止,剩下是浪费时间,要么充满后的涓流过大造成过充。
但氢电抗过充的能力比锂电强的多。
即使这样我们也不应该去考验它呀。
3、10几个小时的充电时间概念是从氢电时延续来的,但对于锂电已经不适用了。
氢电的规范有一个完全充电的条款,但是有条件的。
而锂电根本没有相应的条款,只不过在检测前给一个预循环,而预循环充电恒流到4.2V即结束,根本没有后面的横压补电过程。
锂电不用所谓的“激活”。
电池生产厂根本没有什么激活不激活的过程,生产出的电池都是活的,只是氢电不适宜长时间储存,时间长了会“死”,建议大家氢电不用时,每三个月进行一个充放循环,并充满保存。
保存温度不能过高。
(柜台内被射灯照射很长时间的不要买,储存很长时间的不要买)4、氢电充饱后电压是nX1.45V,以3508氢电为例是4.35V,市场上的品牌座充,如果充氢电满意,则绝对不能充锂电,如果充锂电满意则充氢电不饱,但不会损坏。
镍氢电池基本知识及特点简介一:镍氢电池的特点和二次电池的简介镍氢电池是以镍氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为氢氧化钾)作为电解液制成的电池。
这种电池是早期镍镉电池的替代产品,相对于镍镉电池来说,镍氢电池具有更加引人注目的优势。
它大大减少了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池的使用更加方便,循环使用寿命更加长久。
此外,镍氢电池还具有电容量高、放电深度大、耐过充和过度放电、充电时间短等明显的优点。
下面列出目前使用的四种可充电池化学反应式。
电池标称电压:1.2V电池标称电压:1.2V电池标称电压:3.6V电池标称电压:2.0V上述电池中,铅酸电池的电解液为硫酸(H2SO4),镍镉与镍氢电池的电解液均为氢氧化钾(KOH),锂离子电池的电解液则为含有锂盐的有机液体或固态高分子电解质;镍镉与镍氢电池使用相同的正电极,即氧化镍的氢氧化物(NiOOH);镍氢电池的负极为镧系元素(A)与镍(B)形成的储氢材料,有AB5和AB2两种化学物。
镍氢电池的充放电反应可视为氢离子(H+)在正、负电极间的来回运动。
锂离子电池的正电极材料在上面反应式中以锂钴氧化物(LixCoO2)为例的,事实上,这类材料的发展方兴未艾,包括锂锰、锂镍、锂锡及锂钒等氧化物,而锂离子电池的充放电反应则是锂离子(Li+)在正、负电极间的来回运动。
总言之,二次电池均靠氧化还原反应来实现,在充电时将电能储存为化学能,然后在放电时将化学能转换为电能。
二、影响镍氢电池性能的几个因素影响镍氢电池性能的因素有很多,包括正/负极板的基材,贮氢合金的种类,活性物质的颗粒度,添加剂的类别和数量,以及制作工艺、电解液、隔膜、化成工艺等许多方面。
下面就添加剂(Co)、电解液、隔膜以及化成工艺等对电池性能的影响这几方面进行一下简要的探讨。
1、正极添加CoO对电极性能的影响将钴添加到Ni(OH)2电极中,主要是以形成高导电性之CoOOH,在活化阶段充电过程中,被氧化成CoOOH,从而提高极片的导电性,由于此反应不可逆,因此添加Co对电极的容量并无贡献。
在Ni(OH)2电极中添加钴能增加其质子导电性和电子导电性,从而提高正极活性物质的利用率,改善充放电性能和增大析氧过电位,从而降低充电电压提高充电效率。
但是过量的钴添加不但导致电池成本增加,还将降低放电电位。
添加量对正极利用率的影响:添加极少量的(2Wt%)表面未经预氧化的CoO即可获得较高的正极活性物质利用率,在5Wt%-10Wt%围可获得最佳的效果。
在加入量高于10Wt%后,电池容量反而有所下降,这是由于添加量太高,减少了活性物质的填充量,则电池容量不可能提高,而且亦加大正极制作成本。
钴加入量对电池大电流放电性能的影响:钴的加入对改善电池大电流放电性能具有很好的效果,加入量越多,大电流放电性能越好,但加入量过多,成本亦升高越多,且电池容量下降,合适的比例为5Wt%-10Wt%。
钴在电活化期间(第一次充电),由于Co(OH)2的氧化电位比Ni(OH)2的氧化电位低,这导致在Ni (OH)2转化为NiOOH之前便形成稳定的CoOOH,既大大降低了颗粒之间的接触电阻,也大大提高了颗粒与基体的导电性。
如果放电结束后电压不明显低于1.0V,则CoOOH不再参与电池后续反应,这样负极就获得了对应于提供的这一总电荷的预先充电。
如果随后放电使正极的可用容量已耗尽,但由于预先充电的缘故,负极仍然有放电储备,它在一定程度上可以避免电池充电末期负极大量析氢,并保证氢气复合效率。
2.2 电解液对电池性能的影响电解液作为电池的重要组成部分,它的组成、浓度、数量的多少以及杂质的种类和数量都将对电池的性能产生至关重要的影响。
它直接影响电池的容电量、阻、循环寿命、压等性能。
通过对比发现,电解液一般采用大约7mol/l的KOH溶液(也有以一定NaOH 代替KOH的),当然电解液中也有加入少量其他成分如LiOH等的,但对一些杂质诸如碳酸盐、氯化物、硫化物等均要求较高。
电池的正、负极片只有在电解液中才能发生电化学反应。
对于一颗封口的成品电池来说,其中的空间是一定的。
若电解液太多,会造成封口气室空间变小而使电池在充放电过程中的压上升;另一方面,电解液太多造成堵塞隔膜孔,阻止了氧气的传导,不利氢气迅速复合,也会使电池的压上升并可能氧化极片致使极片钝化容量下降,压的上升可能造成电池漏液、爬碱、使得电池失效。
但若电解液太少,会使得极片不能完全浸渍到电解液,从而电化学反应不完全或者说极片的某些部分不能发生电化学反应,使得电池容量达不到设计要求,阻变大,循环寿命变短。
应该注意电解液的浓度,以减少浓差电阻。
为何电池在贮存和使用过程中(循环)会出现阻升高和放电容量降低以及充电效率降低呢?原因是多方面的:首先,添加剂Co在贮存和使用过程中会往极片的深层扩散或者说迁移,从而导致极片表面的Co含量降低,从而使得极片表面的接触电阻增大(表现为阻上升),从而降低充电效率和析氧过电位,最终导致放电容量下降。
其次,在循环过程中,极片被电解液腐蚀,导致极片粉末松散、脱落或者说接触不好(粒子与粒子、粒子与基材之间)导致阻升高,以及过度充/放电致使极片受到损伤。
其三,可能是由于极片膨胀,把隔膜中的电解液挤干和吸出,由于电化学反应总是从表面开始进行而后再向深层发展,因此导致电化学反应不完全,导致放电容量下降;并由于电解液的匮乏,致使阻升高(浓差电阻和离子传导电阻/迁移电阻升高),充电电位升高,放电电位下降。
其四,可能是由于电解液中的水份在循环或储存一段时间之后,以某种目前尚不清楚的形式存在,如结晶水、被德华力束缚、被氢键等力所束缚,而不能参与电化学反应(即升高了电解液的浓度),致使电化学过程中离子传导困难,阻升高,充电电位升高,放电电位下降,最终导致放电容量下降。
最后,也可能是由于电池在循环或储存过程中,电解液被重新分配、扩散和渗透到极片的深层中去,致使电极表面的电解液量下降,而电化学反应总是从表面开始进行而后再向深层发展,因此导致电化学反应不完全从而出现一系列的问题。
当然,电池在使用过程中过度充/放电,致使电池洩压,氢气/氧气在洩出的同时带出电解液,从而使得电解液干涸,也是重要原因之一。
解剖开贮存和使用过的电池,会发现电池部的极板和隔膜纸干燥(目视),也许是以上所述原因之一或几个因素共同作用的结果。
2.3隔膜对电池性能的影响隔膜作为电池的正、负极之间的隔离板,首先其必须具备良好的电绝缘性,其次由于它于电解液中处于浸湿状态,其必须具备良好的耐碱性;并且要有良好的透气性等。
因此我们应当选用在较宽广温度围(-55℃-85℃)保持电子稳定性、体积稳定性和化学稳定性,对电子呈高阻,对离子呈低阻,便于气体扩散尽量薄的隔离板。
隔膜性能的好坏在很大程度上将影响电池的循环寿命和自放电状况。
隔膜在循环过程中逐渐干涸是电池早期性能衰退的主要原因。
隔膜的吸碱量、保液能力和透气性是影响电池的循环寿命的关键因素。
隔膜的亲水性可保证良好的吸碱量和保液能力;而憎水性可提高隔膜的透气性。
隔膜变干与下列因素有关:1)隔膜本身性质的变化如:吸液速度和保液能力变差;2)极片在充放电过程中发生膨胀将隔膜中电解液挤出和吸出;3)电极表面活性和气体复合能力变差,电池过充时正极产生的氧气未能快速复合掉,造成电池压升高,达到一定压力后从安全阀洩压而造成电解液损失。
电池的自放电也与隔膜有关。
有人认为:镍氢电池中镍电极的活性物质与氢气发生反应是MH-Ni电池自放电的主要原因(微短路也是原因之一):NiOOH+1/2H2→Ni(OH)2其中的氢气是由于过充电静置后,储氢合金释放出其中的部分氢原子复合而成,因此我们需要有较好透气性的隔膜板,此处的透气性并不是指通透气体而是指能通透协带氢或氧原子的离子的透气性。
电池不过充或不充饱可降低漏电率,目前不少厂商的电池充饱电后静置30天持电率可超过70%(常温常压状态)。
当然,隔膜纸除了以上所述的条件外,还应当具有足够的机械强度和韧性,以保证电池在卷绕和极片膨胀时不至于断裂。
2.4 热和电活化对电池性能的影响采用封口化成工艺的镍氢电池在活化初期及大倍率充电时压过高,造成电池漏液爬碱,容量下降,寿命缩短,安全性能变差,而且化成时间较长。
对封口的镍氢电池进行热处理(即热活化),可以对其性能进行改善,尤其是对压的改善。
其本质原因是:热处理的过程中,负极中的贮氢合金表面在强碱性电解液的作用下,较快地偏析出大量的镍原子族即形成富镍层,镍原子族均匀分散在其它疏松金属氧化物和氢氧化物或其水合物中,在镍原子族的催化作用下,过充时正极所产生的氧扩散到负极表面,并与贮氢合金中的氢反应,重新化合成水,改善贮氢合金的消氧机能,降低电池压。
另外,热处理时可降低电解液的表面力,促成电解液的均匀分布,有利于电化学反应的均匀进行。
热活化的时间、温度不同对电池性能的影响也不同,时间太短达不到预期效果;时间太长则浪费时间,效率太低。
温度太低反应速度过慢,温度太高可能会导致电池短路,极片膨胀厉害,影响电池性能。
一般以50-80℃为宜,2-8小时比较合适。
电活化过程初期,首先发生的反应是CoO+OH-=CoOOH此反应为不可逆反应,由此使得正极片的导电性大大增强(因Ni(OH)2基本不导电而且NiOOH 的导电性也较差),从而降低电池的阻和充电电压,提高充电效率和放电容量。
因此可以让负极预先充电,具有充电储备。
而后期的电活化只是对电极进行充放电即Ni(OH)2与NiOOH之间来回转化,通过这种来回转化(晶型转换),在极片表面不断产生新鲜表面,使得电化学不断反应进行下去。
在后期的电活化中,只要电池电压不低于0.8V,钴就不参与反应。
为提高化成效率,一般以三个充/放电循环为好,充/放电电流应由小逐渐变大为佳。
三、镍氢电池压高与自放电的分析3.1 镍氢电池压高原因分析镍氢电池压高是指电池在充电过程中(尤以大电流快充电时明显)电池部产生很多气体,造成电池部压力升高。
压高会引起很多不好结果出现。
比如:漏液(气)、爬碱、隔膜干枯、电池寿命缩短。
镍氢电池在充电时的电化学反应为:正极:6Ni(OH)2 –6e + 6OH-→ 6NiOOH + 6H2O ①负极:LaNi5 + 6H++6e→ LaNi5H6②正极在充电过程中到充电末期会发生析氧的反应2H2O+ 4e → O2+4H+ ③产生的游离氧透过隔膜与负极的LaNi5H6发生水合反应2LaNi5H6 + 3O2+6e → 2LaNi5+ 6H2O ④这样正极产生的氧气被负极复合成水,电池部总的气压不会上升,维持平衡。
为防止电池充电过程中压升高,有利于反应④式有效进行,在设计电池时一般将负极容量设计成正极的1.5倍,同时在正极中添加5 Wt %~10 Wt %的CoO粉,达到维持电池压均衡的目的。