镍镉电池充电放电原理,方程式 电解质 电极材料

日期: 2024-04-14 15:10:14|浏览: 39|编号: 48499

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镍镉电池充电放电原理,方程式 电解质 电极材料

镍镉电池 镍镉电池(Ni-Cd、-、Ni-Cd)是最早应用于手机、超科技等设备的电池类型。 具有良好的大电流放电特性,抗过充放电能力强,维护简单。 一般采用以下反应进行放电:Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2。 充电时反应相反。 镍镉电池最致命的缺点是,如果在充放电过程中处理不当,会产生严重的“记忆效应”,从而大大缩短使用寿命。 所谓“记忆效应”是指充电前电池电量没有完全耗尽,会导致电池容量随着时间的推移而减少。 电池在充放电过程中(放电比较明显),电池极板上会产生一些痕迹。 有小气泡。 随着时间的推移,这些气泡会减少电池极板的面积,间接影响电池容量。 当然,我们可以通过掌握合理的充放电方法来减少“记忆效应”。 另外,镉有毒,因此镍镉电池不利于生态环境的保护。 众多的缺点导致镍镉电池基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。

原理分析

充电图显示,负极的镉(Cd)与氢氧化钠(NaOH)中的氢氧根离子(OH-)化合,合成氢氧化镉,附着在正极,同时也释放出电子。 电子沿着导线到达阴极,与阴极处的二氧化镍和氢氧化钠溶液中的水反应,形成氢氧化镍和氢氧根离子。 氢氧化镍将附着在阳极上,氢氧根离子返回到氢气。 在氧化钠溶液中,氢氧化钠溶液的浓度不会随时间而降低。 放电反应式: 负反应:Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e- 正反应:2e-+NiO2+2H2O→Ni(OH)2+2OH- 总反应:Cd+NiO2+2H2O→Cd(OH )2+Ni(OH)2 充电反应式: 正极反应:Ni(OH)2+2OH-→ 2e-+NiO2+2H2O 负极反应:Cd(OH)2+2e-→ Cd+2OH- 总反应:Cd(OH)2+Ni(OH)2→Cd+NiO2+2H2O 充电后的镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成。 石墨不参与化学反应,其主要作用是增强导电性。 性别。 负极板上的活性物质由氧化镉粉末和氧化铁粉末组成。 氧化铁粉的作用是使氧化镉粉具有较高的扩散性,防止结块,增加极板的容量。 将活性物质分别包裹在穿孔钢带中,经过压力成型后,成为电池的正极板和负极板。 板之间用耐碱硬橡胶绝缘棒或穿孔聚氯乙烯瓦楞板隔开。 电解质通常是氢氧化钾溶液。 与其他电池相比,镍镉电池具有适中的自放电率(即电池在不使用时失去电量的速率)。 镍镉电池在使用过程中,如果没有完全放电后再充电,下次放电时将无法将电量放完。 例如,如果放电80%的电量,然后充满电,电池只能放出80%的电量。 这称为记忆效应。 当然,几个完整的放电/充电周期将使镍镉电池恢复正常运行。 由于NiCd电池有记忆效应,如果未完全放电,应将每节电池放电至1V以下后再充电。 [1]

收费

镍镉电池充电是对镍镉电池进行0.05C至大于1C范围的恒流充电。 一些低成本充电器使用绝对温度来终止充电。 虽然简单且成本低,但这种充电终止方法并不精确。 更好的方法是在电池充满电时通过检测电压下降来终止充电。 对于充电速率为 0.5C 或更高的 NiCd 电池,-ΔV 方法最有效。 -ΔV充电终止检测应与电池温度检测相结合,因为电池老化和不匹配的电池可能会降低ΔV。 通过检测温升率(dT/dt)可以实现更准确的满充电检测,这比固定温度终止对电池更好。 基于ΔT/dt和-ΔV相结合的充电终止方法可以避免电池过充,延长电池寿命。 镍镉电池快速充电提高充电效率。 在1C充电速率下,效率可接近1.1(91%),空电池充电时间略多于1小时。 以0.1C充电时,效率降至1.4(71%),充电时间约为14小时。 由于 NiCd 电池接收接近 100% 的电量,因此在前 70% 的充电过程中几乎所有能量都被吸收,并且电池保持凉爽。 超快充电器利用这一特性,可以在几分钟内将电池充电至70%,以几C的电流充电,且不会产生热量。 充电至 70% 后,电池继续以较低速率充电,直至电池充满。 最后,充电以 0.02C 至 0.1C 的涓流电流结束。

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