鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1392次 | 2019年12月19日
鎳氫電池有哪些主要特征?如何對(duì)鎳氫電池進(jìn)行維護(hù)?
鎳氫電池的主要特性有六個(gè):表現(xiàn)工作特性的充電特性與放電特性,表現(xiàn)儲(chǔ)存特性的自放電特性與長(zhǎng)期儲(chǔ)存特性,表現(xiàn)綜合的循環(huán)壽命特性與安全特性。它們都決定于電池結(jié)構(gòu),表現(xiàn)于所處環(huán)境,顯著特點(diǎn)是受溫度與電流影響巨大。
1、充電特性:當(dāng)鎳氫電池充電電流增大和(或)充電溫度降低時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池充電電壓上升。一般在0℃~40℃之間的環(huán)境溫度下采用不大于1C的恒定電流充電,而在10℃~30℃之間充電能獲得較高的充電效率。
如果經(jīng)常在高溫或低溫環(huán)境中對(duì)電池充電,會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池性能的降低,對(duì)于0.3C以上的快速充電,充電控制措施是必不可少的。反復(fù)的過(guò)充電也會(huì)降低電池的性能,所以,高低溫以及大電流充電的保護(hù)措施一定要到位。
2、放電特性:鎳氫電池的放電平臺(tái)是1.2V,電流越大,溫度越低,電池放電電壓和放電效率都會(huì)降低,電池的最大連續(xù)放電電流為3C。
電池的放電截止電壓一般設(shè)定在0.9V,IEC標(biāo)準(zhǔn)充放電模式設(shè)定為1.0V,因?yàn)椋?.0V以下一般還可以提供穩(wěn)定的電流,而0.9V以下還可以提供略小一些的電流,因此,鎳氫電池的放電截止電壓可以看作0.9V~1.0V的一個(gè)電壓區(qū)間,有些電池則可以下標(biāo)到0.8V。一般情況下,如果截止電壓設(shè)定得太高,則電池容量不能被充分利用,反之,則容易引起電池過(guò)放。
3、自放電特性:是指電池充足電開(kāi)路存放時(shí)容量損失的現(xiàn)象,自放電特性主要受環(huán)境溫度的影響,溫度越高,電池存放后容量損失越大。
4、長(zhǎng)期存放特性:主要是指鎳氫電池的電量恢復(fù)能力。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間(如一年)存放后使用時(shí),電池的容量可能會(huì)比存放前的容量小,但經(jīng)過(guò)幾次充放循環(huán)后,電池能恢復(fù)到存放前的容量。
5、循環(huán)壽命特征:鎳氫電池的循環(huán)壽命受充放電制度、溫度和使用方法的影響。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)充放電時(shí),一次完全充放電就是鎳氫電池的充電周期,多次的充電周期就構(gòu)成了循環(huán)壽命,鎳氫電池的充放電循環(huán)可以超過(guò)500次。
6、安全性:鎳氫電池的安全性能是電池設(shè)計(jì)中較好的,這固然與其所采用的物質(zhì)材料有關(guān),也與其結(jié)構(gòu)有密不可分的關(guān)系。在使用過(guò)程中,如果電池使用不正當(dāng)造成過(guò)充、過(guò)放、短路,而促使電池內(nèi)部壓力升高,這時(shí),一個(gè)可恢復(fù)的安全閥將會(huì)打開(kāi),就能夠起到降低內(nèi)部壓力,從而防止電池爆炸的作用。
鎳氫電池是一種性能良好的蓄電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni(OH)2(稱NiO電極),負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氫化物,也稱儲(chǔ)氫合金(電極稱儲(chǔ)氫電極),電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個(gè)重要方向越來(lái)越被人們注意。
由于化石燃料在人類(lèi)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的情況下越來(lái)越少,近年來(lái),氫能源的開(kāi)發(fā)利用日益受到重視。鎳氫電池作為氫能源應(yīng)用的一個(gè)重要方向越來(lái)越被人們注意。雖然鎳氫電池確實(shí)是一種性能良好的蓄電池,但航天用鎳氫電池是高壓鎳氫電池(氫壓可達(dá)3.92MPa,即40kg/cm2),這樣的高壓力氫氣貯存在薄壁容器內(nèi)使用容易爆炸,而且鎳氫電池還需要貴金屬做催化劑,使它的成本變得很貴,這就很難為民用所接受,因此,國(guó)外自70年代開(kāi)始探索民用的低壓鎳氫電池。鎳氫電池分為高壓鎳氫電池和低壓鎳氫電池。高壓鎳氫電池是20世紀(jì)70年代初由美國(guó)的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制。用鎳氫電池代替鎘鎳電池并應(yīng)用于各種衛(wèi)星上的趨勢(shì)已經(jīng)形成。
鎳氫電池正極活性物質(zhì)為Ni(OH)2(稱NiO電極),負(fù)極活性物質(zhì)為金屬氫化物,也稱儲(chǔ)氫合金(電極稱儲(chǔ)氫電極),電解液為6mol/L氫氧化鉀溶液?;钚晕镔|(zhì)構(gòu)成電極極片的工藝方式主要有燒結(jié)式、拉漿式、泡沫鎳式、纖維鎳式及嵌滲式等,不同工藝制備的電極在容量、大電流放電性能上存在較大差異,一般根據(jù)使用條件不同的工藝生產(chǎn)電池。通訊等民用電池大多采用拉漿式負(fù)極、泡沫鎳式正極構(gòu)成電池。充放電化學(xué)反應(yīng)如下[1]:
正極:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
負(fù)極:M+H2O+e-=MHab+OH-
總反應(yīng):Ni(OH)2+M=NiOOH+MH
注:M:氫合金;Hab:吸附氫;反應(yīng)式從左到右的過(guò)程為充電過(guò)程;反應(yīng)式從右到左的過(guò)程為放電過(guò)程。
鎳氫電池在使用時(shí)應(yīng)注意維護(hù)。
(1)使用過(guò)程忌過(guò)充電。在循環(huán)壽命之內(nèi),使用過(guò)程切忌過(guò)充電,這是因?yàn)檫^(guò)充電容易使正、負(fù)極發(fā)生膨脹,造成活性物脫落和隔膜損壞,導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)破壞和電池歐姆極化變大等問(wèn)題。
(2)防止電解液變質(zhì)。在鎳氫電池循環(huán)壽命期,應(yīng)抑制電池析氫。
(3)鎳氫電池的存放。保存鎳氫電池應(yīng)在充足電后,如果在電池中沒(méi)有儲(chǔ)存電能的情況下長(zhǎng)期保存電池,將使電池負(fù)極儲(chǔ)氫合金的功能減弱,并導(dǎo)致電池壽命減短。
(4)電量用盡后充電。鎳氫電池和鎳鎘電池相同,都有記憶效應(yīng),即如果放電途中在電池還殘存電能的狀態(tài)下反復(fù)充電使用,電池很快就不能用了。