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鎳氫電池的性能特點

MH-Ni電池的特點是能量密度高,無記憶效應,耐過充過放能力強,無污染,被稱為綠色電池。MH-Ni電池性能通常指物理性能和電性能,電性能包括充放電性能、溫度特性、循環壽命、自放電特性等。

1、MH-Ni電池充、放電特性

(1)鎳氫電池的充電特性

H-Wi電池充電曲線與Cd-Ni電池相似,但充電后期礎-Ni電池充電電壓比C-vi電池低(圖1-5(a))。溫度與充電速率對充電電壓有明顯的影響,溫度高,充電電壓低(見圖1-5(b));充電速率快,充電電壓高。

(a)MH-Ni電池與Cd-Ni電池充電過程比較,充電電流:1C,20℃;

(b)不同溫度下的充電曲線,充電電流:0.3C;

(c)不同充電電流下的充電曲線,20℃;

(2)鎳氫電池的放電特性

MH-Ni電池的放電電壓與cd-Ni電池相似,但放電容量幾乎是Cd-Ni電池的二倍。電池放電過程中的容量和電壓與使用條件有關,如放電倍率,環境溫度等。一般,放電倍率越大,放電容量與放電電壓越低。如圖1一6所示。

MH-Ni電池設計時,容量設計由正極限制,負極容量過剩,以保證充電時,正極產生的O2到負極的復合反應,消除氧氣壓力,實現電池密封,并保證電池的安全。為了達到電池的質量指標,標稱容量指標,并合理有效利用電池的內部空間,必須使正、負極具有一定的比容量即質量比容量和體積比容量。對AA型電池,一般要求負極容量大于1500mAh,正極容量大于1050mAh。要達到這樣的指標,要求負極貯氫材料組成合理,比能量高,同時有良好的組裝工藝。

2、溫度特性

不同的環境溫度下,電池電壓與充電容量的曲線。可見,在各種環境溫度下,當充電容量接近標稱容量的75%時,由于陽極板產生的氧氣使得電池電壓升高,充電容量達標稱容量的百分之百時,電池電壓達最大值。隨后,由于電池的自熱,導致電池電壓的降低。引起這種現象的原因是因為電池電壓有一個負的溫度系數。由于充電效率依賴于溫度,因此,在較高的溫度下充電時,電池的放電容量會降低。

環境溫度不同,雖放電倍率相同,但放電電壓不同(見圖1-7(a),隨著放電倍率提高,溫度對放電容量的影響越來越顯著,特別是在低溫條件下放電時,放電容量下降更明顯。

3、自放電特性

MH-Ni電池的自放電比Cd-vi電池大。圖1-8表示MH-Ni電池的自放電特性,引起電池自放電的因素很多,其中貯氫合金的組成、使用溫度、電池的組裝工藝是主要因素。溫度越高,自放電越大。

貯氫合金的析氫平臺壓力偏高,則吸收的氫氣易從合金中逸出,從而引起電池的自放電。為此,要求貯氫合金的析氫平臺壓力在10*~0.1MPa之間。

隔膜選擇不當,組裝不合理,循環中合金粉的脫落,微枝晶的形成均可引起自放電,甚至電池短路。

MH-Ni電池自放電引起的容量損失是可逆的,長期貯存的MH-Ni電池,經過三次小電流充放電后可使電池容量恢復。

4、循環壽命

MH-Ni電池的電池容量與循環次數的關系。

在密封的MH-Ni電池中,在充電-放電循環過程中,容量降低的歷程包括下列幾個步驟:

①在過度充電過程中,陽極析出的氧氣大部分與吸收在陰極合金中的氫氣發生了反應。但是一部分氧氣在合金粉末表面與堿性溶液接觸將稀土金屬氧化成了Ln(OH):(Ln 稀土金屬)。

②在充電放電循環中,在合金粉末的表面形成的Ln(OH);的增加,會引起合金吸收氫氣減少。所以,電池內氫氣的分壓會在內部氣體總壓力中逐漸上升。

③當電池的內壓高于密封的通氣孔的固定壓力時,就會發生氣體的泄漏,

隨著電解質數量的減少,內部阻抗增大,容量降低。所以要提高電池的循環壽命,除了改善電極的性能之外,還要改善電池的組裝工藝。

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