储能原理与技术（全国高等院校新能源专业规划教材 全国普通高等教育新能源类“十三五

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第 5 章镍基二次碱性电池 5.,,. 镍基碱性二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、镍铁电池、镍锌电池等，一般命名为（）。 这些碱性电池大多以氧化镍为正极，以氢氧化钾或氢氧化钠的强碱性溶液为电解质。 具有重量轻、寿命长、易于维护等优点。 本章将详细介绍应用广泛、电池性能优异的镍镉电池和镍氢电池。 5.1 镍镉电池 5.1.1 镍镉电池概述（），：镍镉电池于1899年由瑞典的W 发明，经历了三个发展阶段。 ()、1899年以前，镍镉电池电极结构为板箱式或袋式，主要用于起动灯、20、50、；、、牵引和信号灯供电。 20世纪90年代至90年代初期，主要发展大电流放电的烧结电池。 5060,,;,,用于飞机、坦克、火车等各种发动机的起步时代后，密封电池已发展到满足大功率放电要求60年。 导弹火箭和人造卫星中使用的能源系统通常与太空应用中的太阳能电池相匹配。 ,. 我国于20世纪90年代末开始研发镍镉电池，并于90年代初开始工业化生产镍镉电池。 ,,,,二次电池的最大特点是循环寿命长，结构紧凑，抗冲击和振动能力强，2000~4000～,,,()。

自放电小，性能稳定可靠，可大电流放电。 工作温度范围宽-4040℃。 缺点是带电。 流动效率、能源效率、活性物质利用率、价格较低、价格较高。 工业上生产的大容量镍镉电池仍以板盒电池为主。 中小容量镍镉电池多为半烧结型、烧结型、密封箔型。 5.1.2 镍镉电池工作原理 5.1.2.1 开口式镍镉电池 镍镉电池的结构由负极金属镉（ ）、正极羟基氧化镍（ ）和电解质氢氧化钠（ ）组成。 。 由NaOH或氢氧化钾KOH组成的电池的电化学式为 ( ) () ( ) - Cd NaOH或+负极反应为放电 - ( ) - ( ) Cd+2OH ㊣==㊣Cd OH 2+2e5.1充电 1205.1 镍 镉电池正极反应为放电 - ( ) - ( ) +2H O+2e ㊣==㊣2NiOH+2OH5.222 总充电反应为放电 ( ) ( ) ( ) Cd++2H O㊣ ==㊣2NiOH+Cd OH5 .3222可充电镍镉电池流程反应图如图所示。 5.1 图5.1镍镉电池流动反应示意图，()； 电池放电时，负极上的镉被氧化，形成Cd OH 2 。正极的羟基氧化镍接受从外电路从负极流出的电子，（）。

,. 还原为Ni OH 2 ，充电时的变化与电池正极正好相反，放电产物为（）。 电池正极OH 2 的氧化还原过程是通过半导体晶格中电子缺陷和质子缺陷的转移来实现的。 纯的()不导电，Ni OH 2 ，()，但在充电过程中Ni OH 2 也会被氧化，具有半导体特性，具体表现为()晶格中的一些Ni OH 2- 2-2 + 3+，OH被O取代，等量的Ni被Ni取代。 ( ) 图中显示了半导体晶格的示意图。 镍氢25.2，。 当电极进入电解质时，在界面处形成双电层。 下面是双图( )半导体晶格5.2 Ni OH2 电层示意图。 电层的含义是：两个不同相之间的任何接触都会在两相之间产生电势。 ,,,这是电荷分离造成的，两相各有多余电荷，正负号相等，方向相反，，。 ( )-+，被吸引形成双电层，如图所示。 晶格中的电场通过双电层释放 5.3Ni OH章 镍基二次碱性电池 5-,,,电场通过电极表面传递到溶液中 与OH结合形成水，即+- ) + ( ) () (H +OH ——→H O+W+W5。式中——固相；s——液相；l2-+ ———，;WH 质子缺陷代表 O3+—— -，在晶格中。

我们的电子缺陷代表晶格中的Ni。 图5.3 溶液界面3+处的双电层。 在电极放电过程中，羟基氧化镍电极中的Ni会接受外电路传导来的电子并结合形成2++2-。 ,. 质子从溶液中穿过双电层，占据质子缺陷，结合形成+-+ () () ( ) H O+W+W ——→H +OH5.,,,,需要注意的是即当充电过程中羟基氧化镍被氧化时，电极电位继续升高并达到表层的极限（）时，NiOOH就会转变成可以视为吸附在NiOOH上的化合物。 此时电极的22-电位可以氧化OH并沉淀O。 2、羟基氧化镍电极充放电过程中电极材料的转变为 ++==== ( ) ( ) ( ) ( ) Ni Ⅱ ㊣==㊣Ni Ⅲ +H ㊣==㊣Ni Ⅳ +2H5 .6 放电 放电==，，电池负极为金属镉，其反应机理为溶解和沉积机理，即：放电 - ( ) ( ) Cd+2OH -2e ㊣==㊣Cd OH 25.7 放电时在负极充电 2+-,, 失去两个电子后，镉变成 Cd，然后立即与溶液中的两个 OH 化合形成(),,(),-Cd OH 2。沉积在负极板上。 由于Cd OH 2 的结构疏松多孔，因此不会影响OH。 液相运动，，。

，不会影响电极内部的继续氧化，大大提高了电极活性物质的利用率。 当充电2+-2+(),,时，负极板上的Cd OH 2 首先电离成Cd和OH，然后从外电路得到Cd电子，生成Cd-,。 附着在极板上，OH进入溶液参与正极反应，镉电极在高过电位、低温或低电解液浓度下会引起镉电极钝化的主要原因是（）。 ,, Cd OH 2 脱水后表面形成一层CdO，因此对于镉电极，只需严格控制镉电极的充电电流即可。 （：可以控制析氢，镉作为负极活性物质比其他负极材料如、、、、锌、铁、铅等更优越，因为镉电极在还原时极化小，不在碱性溶液中自放电小，氢在各电极表面析出过电位大。 1225.1 镍镉电池中镉电极的自放电反应过程为--( )( )Cd-2e +2OH ——→Cd OH 25.8--( )2H O +2e ——→H +2OH5.922 5.1.2.2 密封镍镉电池，密封镍镉电池的电极反应机理为与开放式相同，但可防止电解液泄漏，且无需添加电解液和水。

，，工作时不会释放气体，但过充电时负极会释放氢气，正极会释放氧气。 因此，密封镍镉电池一般会添加过量的负极活性物质，以减少析氢的影响。 电池内部也有气室。 为了促进气体迁移，隔板还必须是气体容易通过的类型，以确保氧气快速扩散到负极。 这些是保持密封镍镉电池内压稳定的一些方法。 5.1.3 镍镉电池型号及主要特点 5.1.3.1 镍镉电池型号——《含碱性或其他非酸性电解液国家标准的电池及电池组型号命名方法》。 标准电池型号命名采用汉语拼音字母和阿拉伯数字的组合。 单电池型号的组成和排列有系列代号、、、、形状代号、放电倍率代号、结构形式代号、额定容量。 ()镍镉电池系列代号为GN，G为负极镉汉语拼音第一个大写字母，N为正极镍汉语拼音第一个大写字母。 ():; 2 电池形状代码。 开放式电池没有标记形状代码。 密封电池形状代号用汉语拼音第一个大写字母、、、表示。 对于圆形、扁平、方形全密封电池，在形状代号右下角YBF处添加脚注“”、、、。 例如， 和 分别代表圆形、扁平和方形全密封电池1Y B F1 1 1 ()。

、 、 、 3 电池放电倍率代号用放电倍率汉语拼音第一个大写字母表示，DZ、GC分别代表低、 、 。 常见的中高倍率、超高倍率放电镍镉电池型号及名称如表所示。 5.1 表5.1 常见镍镉电池型号及名称 型号名称及含义，圆柱密封镍镉电池容量为h，圆柱密封镍镉电池组由容量为h的单体电池组成，GN20方开口镍镉电池容量为20Ah·，方形开口镍镉电池组由容量为2017A h·的单体电池组成，GNF20方形全密封镍镉电池容量为20Ah，方形全密封镍镉电池组由单体电池组成电池容量仅​​·单节电池组成3630A h5.1.3.2镍镉电池的主要特性（）。 ，高寿命镍镉电池可以提供1000次以上的充放电循环，寿命几乎相当于使用这1500次电池的设备的使用寿命。 ()。 ,,2记忆效应：当镍镉电池反复放电和充电多次保持低容量时，如果进行较大量的放电过程就必须做“”。 电池将无法工作。 这种情况称为记忆效应。 记忆效应可能是第123章镍基二次碱性电池5.，是镍镉电池中最容易被误解的问题。 放电终止电压随着使用电压的增加而降低。 表面上看来是这样。

但放电电压低可以通过完全放电来解决。 建议1~210~后充电。 线路放电可防止记忆效应1()。 ，3优异的放电性能在大电流放电情况下，镍镉电池具有低内阻和高电压放电特性，因此得到广泛应用。 ()。 ,. 4、储存寿命长。 镍镉电池储存寿命长，限制少。 长期存放后仍可正常充电()。 ,. 5、高倍率充电性能镍镉电池可根据应用需求进行快速充电。 充满电时间仅需1.2h()。 。 6、温度适应范围广。 普通镍镉电池可在较高或较低温度环境下使用。 高温电池可以在更高或更高温度的环境下使用。 70℃()。 。 7、可靠的安全阀 安全阀为镍镉电池在充电、放电或储存过程中提供免维护功能。 ,,可以自由使用。 由于密封圈采用特殊材料以及密封胶的作用，镍镉电池很少发生泄漏。 ()。 ··． 8 应用范围广 常用的镍镉电池容量从 到 h 不等，，，。 有标准消费型、高温型和大电流放电型四类，可应用于任何无线设备（）。 。 9 高品质、高可靠性产品通过质量认证 5.1.4 镍镉电池的设计与制造 5.1.4.1 镍镉电池的设计（）：，镍镉电池的设计表 5.2 思路 一方面、镍镉电池的正负极材料和电解液都存在一定的缺点。 使用不同的解决方案来解决这些缺点。 另一方面，由于镍镉电池在充放电过程中会产生有害杂质，因此需要采取一些预先的保护措施。

表 5.2 镍镉电池设计 ( ) 影响电池性能的电池成分 因素 解决方案 添加剂 有害杂质 正极导电性差，质子固相扩散慢， , , , , , Co Zn La YbFe Mg Ca Si 负极 镉电极钝化数变压器油、等、25Fe CoAl Ti Ca()、-电解液Ni OH 2 凝结在镍电极上，阻碍LiOH充电。 由于在充放电过程中正负极会释放气体，因此密封镍镉电池必须设计解决内部气压变化的方法。 具体设计思路如图所示。 5.4 图5.4 密封镍镉电池的设计思路 1245.1 镍镉电池 5.1.4.2 镍镉电池的制造 1、活性物质的制备（）。 ( ) ( ) 1 正极活性物质的制备 正极活性物质Ni OH 2 可分为普通型Ni OH 2 和球形型( )。 Ni OH 2 普通型 () 配制的反应方程式为 Ni OH 2NiSO ( ) SO ( ) + OH + Na5.104——→2 ↓ 2 4 球形型 () 配制的反应方程式为 Ni OH 22+- ( ) ( )Ni +2OH ——→Ni OH 2 ↓5.11 或 2+[ ( ) 2+Ni +4NH +2H ONi NH ) (O ] ( )——→H5.12323 4 2 22+-[ ( ) ()] ( ) ( )Ni NHH O+2OHNi OH+4NH +2H O5.133 4 2 2——→2 ↓3 2 普通型()和球形() 制备工艺流程如图所示。

Ni OH 2Ni OH 25.5 图( ) 制备工艺流程图 5.5 Ni OH2 ( )。 ,,2 电池化成时一般先制备负极活性物质，然后用​​于制备电极；。 另外，由于电池中实际使用的是CdOCd，金属镉也可以直接转化为电极。 例如，金属镉会在较高过电势下的较高放电电流下或在重复充电和放电过程中被钝化。 发生再结晶。 因此在负极的制备中加入一定量的表面活性剂或添加剂来抑制金属镉的钝化。 ,. 实际生产中常用苏拉油或4号变压器油添加剂。 电极准备。 根据制造工艺对电池性能要求的不同，镍镉电池的电极可分为带极板的盒式电极和不带极板的盒式电极。 电极、、、、无极板盒电极包括烧结电极、粘结电极、泡沫镍电极、纤维镍电极和电沉积电极。 各种电极制备的比较如表所示。 5.3()。 ,,,,,1 带极板的盒式电极也称为袋式电极。 它们结构坚固、耐振动、寿命长、自放电小。 它具有制造成本低但比能量低的优点()。 。 ：2烧结电极根据电极板的厚度一般分为板式烧结电极和箔式烧结电极。 ①板式烧结电极正极厚度为,,,2 3mm，负极厚度为1.31.8mm。 特点是电极寿命长，自放电~~小，，，； 制造成本低，但比表面积小限制了其充放电倍率 ② 箔电极极板厚度为 125 章 镍基二次碱性电池 5,,,,, 0.5 1.0mm 大比表面积 组装所得电池内部较小电阻小，适合大电流放电，耐过充电性能好，但自放电比板电极大。

表 5.3 各类电极制备比较 电极原材料 特殊成分 填充方式 骨架板盒电极——穿孔镀镍钢带直接填充扁盒 烧结电极造孔剂 浸渍烧结多孔镍基体/粘结型电极粘结剂压成糊状穿孔镀镍钢带化学镀板箱式泡沫镍电极-/压成糊状泡沫镍基电极纤维镍电极-/压成糊状纤维镍基电沉积电极-电解穿孔镀镍钢带（）。 ,,. 3、粘结电极制造工艺简单，镍消耗少，成本最低（）。 ·/3、泡沫镍电极容量密度高达90%，电极活性物质利用率高达90%。 制造工艺简单，，，。 设备投资低，快速充放电性能好，但由于生产工艺原因，电极性能不稳定（）。 ,. 5 纤维镍电极采用纤维镍毡作为基体，并用活性材料填充基体的孔隙。 此类电极强度高、导电性好、比容量高、活性高。 制造工艺简单，成本低廉，可连续大规模生产。 ,. 但镍纤维很容易造成电池正负极之间的微短路，导致自放电增加（）。 ，6个电镀电极制造工艺简单，生产周期短。 具有活性物质利用率高、比容量高的特点。 但影响电沉积过程的因素较多，重复性较差。 3、镍镉电池制造。 典型的板盒电池的结构如图所示。 其制造工艺5.6为：、首先将正负极活性材料涂粉并压纹压花，最后切片、罗纹。 正负极板形成正负极板； 其次，正极板和负极板交替穿插，负极板比正极板多一块。 每块板由绝缘垫片隔开，然后放入铁或塑料盒中。 ,; 将封盖的极柱从盖子的极孔中拔出后，图5.6典型板盒电池结构图，进行此化成步骤是为了除去硫酸盐和碳酸极柱； - 气闸； - 覆盖; ——正极板； 123 4 盐，，。

清除电极表面浮尘，激活活性物质——负极板； - 绝缘棒； - shell 567 5.1.5 镍镉电池的性能和维护 5.1.5.1 镍镉电池的性能（ ），通常使用LAND 蓝色电池测试系统进行测试 镍镉电池经过充放电测试，以检查电池的容量和电压。 、以及循环寿命等性能指标。 表征电池性能的一个非常重要的参数是电池容量。 其单位是A·,,。 h 表示充放电速度的参数是倍率和小时率，它们是互为相关的。 小时率可以简单理解为完成充电所需的时间（），放电倍率可以简单理解为充放电电流的大小。 比率通常表示为(),),。 xC Ca acit 容量表示为电池容量py1 的数值倍数。 充放电特性()。 ,,不同充电倍率下密封镍镉电池的充电曲线如图5.7a所示。 可以看出，充电电流越大，1265.1镍镉电池；，充电电压越高，并且这些充电曲线都有一个最高点。 这是因为此时电池充满电时，氧气在正极上析出，然后转移到负极重新结合。 ()、()导致电压下降。 镍镉电池的放电特性如图5.7bc所示。 ()观察图中镍镉电池的低倍率放电。 图中的放电平台是1.2V左右的近似水平线。

从放电曲线还可以看出，镍镉电池的容量受放电温度和放电倍率的影响。 图5.7 镍镉电池充放电曲线 2、自放电特性和储存特性。 自放电是指电池内部自行放电，而没有外部放电，这是由充电引起的。 ()，由NiO不稳定引起的镍镉电池在不同存储温度下的存储容量曲线如图2中的图5.8a所示。 可以看出，在高温储存下，电池由于严重的自放电，其储存能力会随着环境温度的升高而减弱。 图 5.8 镍镉电池储存容量与循环寿命曲线 127 章 镍基二次碱性电池 53. 循环寿命，（cycle life 是指在一定的充放电条件下（如电池容量下降到某一规定值时）一次充放电次数称为一次循环或一次循环，镍镉电池的循环寿命如图（）所示。可见，镍镉电池的循环寿命是b4004的5.8倍以上。 记忆效应一般来说，记忆效应是指电池在未完全放电的情况下充电时容量无法恢复到原来水平的现象。多见于烧结电极，，，一般可以通过重新调整的方法来改善，例如用小电流放电到1V，然后用小电流进行完全充放电，重复几次。 5.1.5.2 镍镉电池的维护 镍镉电池的维护原则如下：（）、、。 1、镍镉电池充电时应采用较小的大电流，并应使用配套的充电器充电，不宜过度充电（）。 2、镍镉电池如暂时不使用，应充满电后存放在干燥、阴凉、通风处，并应定期充放电或涓流充电。

(),. 3、使用多节镍镉电池时，应使用性能相似的电池。 新旧电池不得混用 () 镍镉电池严禁反向充电。 4 5.1.6 镍镉电池的应用 镍镉电池也是最早应用在手机、笔记本电脑等设备上的电池。 它们具有良好的大电流放电特性。 镍镉电池具有较强的抗过充、过放能力，且易于维护。 一种由羟基氧化镍组成，另一种由镉组成。 这两种金属在电池中发生可逆反应，因此电池可以充电。 二次电池。 ,,,,,,镍镉电池具有效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑等特点。 ，价格便宜，无需维护，广泛应用于工业和消费品领域。 通常使用标准消费品。 可用于任何无线设备的不同类型镍镉电池的特性和应用示例如表所示。 5.4 表5.4 不同类型镍镉电池的特性及应用实例 类型 特性 应用实例 ()：。 (),. 1 充放电循环100次以上的高寿命 1 对讲机无绳电话 (): (), (),. 2 免维护操作就像干电池一样简单，但请避免过度放电或过度充电。 2. 标准型测量工具计算器。 ()遥控车等电动玩具。 3():,(),. 3.性能稳定，热敏性低，可使用范围广4.摄影灯、探照灯()、温度条件5.家用电器如电动剃须刀等()：。

使用寿命长，超过 1500() 次充放电循环。 (),,. 2 大电流放电 1 家用电器如电动剃须刀、录音机等()：()、、。 消费型3型可以替代1.5V干电池。 虽然标称电压为2、()、1.2V，但此类电池可适用于使用1.5V干3测量工具计算器电池的设备。 1285.2镍氢电池续表型特性应用实例（）： 1. 优良的高温充放电性能。 在3570℃高温下仍具有较高的小电流充电效率。 ()应急灯。 1 高温型 () 高寿命、高可靠性。 () 引导灯 22 () 良好的耐过充电性 3 (): (),,. 1 优异的大电流放电特性，放电倍率可达0.2C。 1 家用电器如电动剃须刀、录音机等放大倍数较高，()、、。 在固定容量的基础上，6C放电可以放电90C放电。 2 耳机立体声系统 CD 播放器收音机。 (),。 放电类型放电量 85%3 测量工具计算器 () 经济性和性能稳定性 () 其他大功率放电设备 24,,, 另外，大板箱式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、地雷、装甲车、飞机发。 圆柱形密封镉镍电池主要用于便携式电动工具、剃须刀等作为启动或应急电源。 ,,. 小型纽扣式镍镉电池主要用于无绳电话、电动玩具等，电流小，倍率放电。 由于废弃的镍镉电池对环境造成污染，镍镉电池将逐渐被性能更好的镍氢电池所取代。

5.2 镍氢电池 5.2.1 镍氢电池概述 镍氢电池是继镍镉电池之后的新​​一代高能二次电池。 它以其高容量、高功率、无污染的特点而受到人们的青睐。 是当今二次电池的重要发展方向之一。 ,,镍氢电池是一种绿色环保电池。 由于储氢合金材料的技术进步，镍氢电池得到了极大的推广。 镍氢电池发展的黄金时代已经到来：镍氢电池的发展和镍镉电池的淘汰也加快了。 第一阶段，即从20世纪末到20世纪末可行电池的技术发展大致经历了三个阶段。 ，：第二阶段实践研究阶段是1990年代末至2000年代末的实践研究阶段。 从2000年到2000年开始，荷兰、日本和美国的美国公司致力于储氢合金电极的研发。 2000年，日本松下、东芝、三洋等电池公司成功研制出第三期镍氢电池，这是世纪之交。 从20世纪90年代初至今，我国在90年代末已成功研制出电池储氢合金，并已进入产业化阶段。 截至年底，全国多家企业已能批量生产各类镍氢电池。 国产“”规格镍氢电池综合性能已达到国际先进水平。 在国家863计划“”的推动下，镍氢动力电池是我国电池产业“十五”发展的重点之一。 镍氢电池作为动力在电动汽车和电动工具上的应用研究已取得一定成果。 目前，镍氢电池正逐步向高能量型和高功率型两方面发展。

。 镍氢电池可分为高压镍氢电池和低压镍氢电池两种。 高压镍氢电池最早由He等人于20世纪70年代开发。 在美国。 他们使用氢电极作为负极，镍电极作为正极。 Klein在氢电极和镍电极之间夹了一层浸有电解质溶液（密度/3）的石棉KOH20℃1.30 cmg薄膜。 氢电极是以活性炭为载体、聚四氟乙烯（PTFE）为粘结剂的多孔气体扩散电极。 镍电极由含有铂催化剂的催化层，拉伸的镍网状导电层，多孔的聚甲基乙烯乙烯防水层组成，可用于压力129章镍基于镍的二级碱电池5（），（），（）。 ，也可以使用由烧结的Ni OH 2电极制成的Ni OH 2电极。 高压镍氢电池具有独特的优势，如表所示。 但是，5.5然而，由于其明显的缺点，例如需要承受高压容器自放电的需求，电池密封既困难又昂贵等，因此目前开发了高压镍氢电池在太空技术领域使用，而低压镍氢电池主要用于平民领域。 表5.5高压镍金属氢化物电池的特征（）具有高特异性能量。 1（）长寿。 2个优点（）抗性和放电。 3（）可以通过氢压指示电池状态4（）。 1.需要高压容器充电后达到35mpa〜（）自释释电源很大。

2个缺点（），。 3.电池很难密封并且无法泄漏。 它的安全性不佳（）和高成本。 4 5.2.2镍氢电池的工作原理，镍氢电池使用氢存储合金作为负电极和氢氧化镍作为正电极。 氢氧化钾碱性溶液用作电解质。 ，当镍和氢在电化学中反应时，氢的电势电力低于镍的电动力，从而形成2+ - 电位差。 在充电过程中，镍从元素氢变成元素氢的变化，并被氧化为放电。 当该过程逆转时，。 如图5.9所示，这形成了可逆的化学反应，如图5.9图5.9镍金属氢化物电池的工作原理图。 充电时，阳性电极反应正在充电（） - （）ni oh+OH - →NooH+H O+H O+E5.1422负电极反应是充电 - （）M+H O+E+E - →MH+ OH5.152总反应是充电（）（）M+Ni OH 2 - →MH+.16，放电期间的阳性电极反应为1305.2 Ni-Mh电池电池排放 - （） - （）NooH+H o+E+E - - →Ni OH+OH5.1722负电极反应是放电的 - （）MH+OH - →M+H O+E5.182总反应是放电（）（）（）（）MH+NiOOH - →M+Ni OH 25.19其中m ——————氢储存合金；

最常用的氢储存合金含有MH吸附的氢原子是LANI5 5.2.3型镍氢电池的型号和特性5.2.3.1型镍 - 氢气电池的型号目的，例如电池编号为 AAA SC CD F5AA ,,。 电池号是电池号，电池号是电池。 桌子中显示了镍金属氢化物电池的常见类型的尺寸和容量范围。 5.6表5.6常见型号镍金属电池电池大小和容量范围串联均光身直径/标准高度/容量范围/（·）.240.0300或更少，10.043。 C25.249.04500或更少的D32.260.09000或更少的F32.290。 5.2.3.2镍金属氢化物电池的特性（）。 ：，1充电特性温度和充电率对镍金属氢化物电池的充电电压有重大影响。 在高温下充电;，。 低压，快速充电速率，高压（）。 ，2排放特征镍金属氢化物电池放电过程的总容量和电压与使用条件（例如放电率环）有关。

，;;;，环境温度等。总的来说，放电速率越大，放电能力越低和排放电压。 随着环境温度的降低，放电能力和排放电压降低。 ()。 ，，，3温度特性，因为充电效率取决于温度，在较高温度下充电时电池会排出。 ,,. 电容将减小。 在相同的放电速率下，在不同的环境温度下排放电压将有所不同。 随着排放率的增加，温度对排放能力的影响变得越来越重要。 尤其是在低温条件下排出时，排放能力显然会降低。 。 131基于镍的次级碱性电池5（）。 ，4个自放电特性，有许多因素导致镍金属电池的自分泌物，包括组成，使用温度和氢储存合金的组成。 ：，电池的组装过程对其有更大的影响。 氢储存合金的氢进化平台压力越高，氢从合金中逸出就越容易。 自我放电越明显，温度越高，镍金属氢化物电池的自我释放越大。 选择不当组装和组件不当。 随着电池电荷和放电的数量的增加，诸如合金粉末掉落或树突形成之类的现象将加速自我释放，甚至短路。 ()。 ，5循环寿命随着电荷和排放次数的增加，镍金属氢化物电池的容量会降低。 改善镍金属氢化物电池的循环寿命。 除了提高电极的性能外，环寿命还需要改善电池组装过程。 5.2.4镍金属氢化物电池的设计和制造。 电池设计是电池准备的关键步骤。 它基于电池的工作电压和工作电流。 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 。

电极尺寸，活性材料的量，电解质，分离器，组装过程和其他参数，并且电池是根据这些参数制成的。 5.2.4.1镍金属氢化物电池的过程参数的设计。 ，镍金属氢化物电池的杆片的大小包括杆片的高度，厚度和长度。 当需要特定电池量的能力确定时，这三个相互互相限制。 同时，必须在与电池杆的当前密度和电池组件紧密的设计有关的设计中考虑以下因素。 观点。 （），。 ，1基于电极的质量和电极中的活性材料的填充密度确定。 在镍金属氢化物电池中，采用正电极限制容量，即，正电极容量是电池容量。 ()。 ，2确定实际应用中正和负电极的比率，以增加电池的过度充电和过度电荷电阻，并改善正极电极材料的利用，镍金属氢化物电池通常应采用溶液，并用过量的负电极容量。 （），。 3根据电极块的质量确定负电极件的体积，并根据电池高度确定电极件（）的压实密度（）确定电极件的宽度。 4（），5电极板的厚度和长度受到设备的电流密度和紧密度的影响。 正极板的厚度通常为0.5〜，;，0.8mm。 电极板的长度是电池的负电极的长度，该长度是根据正极的长度确定的，并且缠绕，端端仅覆盖正电极很合适。 电极块的面积越大，单位面积的电流密度越小，并且高速放电性能越好。 ()。 ，6测定电池分离器尺寸的分离器长度通常被视为正极和负电极的长度和小分离器的长度（）。

小型分离器用于电池的卷起部分，以防止正电极和负电极的短路（）。 ，; 7电池组件的紧密度验证。 电池的紧密度不应太高，超过95％，这将导致组装案件的困难。 它不应该太松，低于85％（），这会影响电池性能。 ，8测定电解质浓度和剂量的电解质量对电池输出功率产生影响，电解质的剂量与电池寿命有关。 为了确保电池不会泄漏，应尽可能多地注入碱溶液。 5.2.4.2 Ni-MH电池准备过程镍氢电池的工业制备通常具有以下过程：（），（）（）1通过粉末滚动成型过程制备电池正电极。 活性材料球形Ni OH 2以一定比例（），。 均匀地搅拌60％的PTFE乳液，然后用刷子用刷子将其填充在泡沫镍骨架上。 预装后，泡沫镍进入粉末盒，并用刷子粉末。 然后由滚筒按下并形成。 除尘装置去除电极表面。 切片后的灰尘和保留的插槽灰尘（），电极的底部边缘在一定比例的PTFE乳液中浸入60％，然后干燥并称重。 1325.2 Ni-MH电池级别的软化使其柔软且适合绕组，将毛刺拆下并将其发送到下一个过程（）。 2负电极还使用粉末压成型工艺制备，该过程比正电极更简单，更方便。 没有任何添加剂和铜编织的网状物质将氢储存合金粉末通过金属桶。 将模具和辊压力卷成形状，然后以1:30的SBR：HO比率浸入2胶中。

干燥后，将切片称重并在120°C（）下发送到下一个过程。 3电池的绕组方法是在特殊开发的绕组设备上准备电池芯。 在绕组过程中，控制正板，负板和负板。 隔膜彼此错位，当前的收集器在正端面上焊接，然后将极芯焊接到泡沫状镍壳的底部底部的底部底部，从端面焊接到。 滚动凹槽上油，点焊接盖，碱喷射和密封（），（）4。电池形成过程采用可变电流，并与高温老化结合。 电池在25°C的室温下留在室温下，以充满小电流以进行激活，然后放入烤箱中。 将其放在一旁，取出并冷却到室温。 然后将电池分为48H35和45 ℃24H〜，以选择具有不同容量水平的电池。 （），。 5组后，可以将电池分级，包装，组装并最终交付到仓库中。 总过程流程在图中显示。 5.10图5.10 Ni-MH电池准备过程流程图5.2.5性能测试和维护镍氢电池的性能测试和维护， /,,，Ni-MH电池电池性能指标包括电池容量，工作电压，充电和放电性能，周期性能，周期性能，自放电存储。 ，：存储性能，温度特性和安全性能等。总的来说，电池性能主要通过以下方面（）评估。 ，1电池容量电池容量是指在某些放电条件下从电池中获得的电量，即电流与时间与时间的组成量，通常表示为OR。 它直接影响电池的最大工作电流和操作时间，即实际的A H MA H。

,. 确定实际应用中电池性能的关键因素是电池容量，该电池容量分为理论容量，实际容量和额定容量（）。 ，2循环生命周期寿命是指次级电池的性能，该电池在根据某个系统充电和放电时降低至一定水平（）。 例如，容量时的循环数为初始值的60％（）。 3温度特性电池的工作环境和使用条件需要电池在特定温度范围内具有良好的性能。 ()。 ，在电池储存一段时间后的4个存储性能，由于某些因素的影响，其性能会改变，从而导致电池放电。 电池自排放，电解质泄漏，电池短路等。 对于不同类型的电池，例如主电池和次级电池，检测方法和检测指标不同。 电池的检测（例如容量检测）是破坏性的。 检测后无法恢复容量，而二级电池的容量有限。 查看，。 ，该测试没有破坏性，仅在执行生命测试时才具有破坏性。 同样，对于二级电池，镍金属氢化电池和锂离子电池具有不同的特性，因此测试时使用的设备和方法存在某些差异。 不同之处。 5.2.5.1性能指标和镍金属氢化物电池的测试1.电池容量。 排放能力是镍级电池中最重要的性能参数之一。 从第一世纪初开始，基于镍的二级碱性电池5.自从使用以来，它的电池容量一直在不断增加到更常见的AA电池电池容量，以增加每日应用的能力，从而增加了。 。

HH目前具有主流电池的容量。 一些公司的产品甚至超过HH产品。 测试过程中电池的实际容量受到理论能力的限制，但与实际充电过程的电流密切相关。 有时，电池的实际容量通常低于较大的电流排放条件下的额定容量。 ，，这是因为电极极化增强的内部电阻增加了较大的电流电压，并且当较大的排放电压迅速下降时，电池能量效率的降低降低了。 充电电流还会影响放电能力。 ,,，充电电流的电极极化有利于镍金属电池中氧的复合反应，因此充电效率和放电能力较低。 搁置时间的效果还会影响镍级电池的排放能力的影响。 搁置时间对排放能力的影响是由莲液的不稳定金属氢引起的。 当它被充电然后逐渐平衡和稳定时，这种不稳定性尤其明显。 搁置时间的延长减少了，开始的开始很快就下降了。 目前，镍定量的电池工艺基本上已经成熟，以依靠具有一定量的外壳体积的电池活性物质的电池量。

并可能影响电池的其他方面，因此将来继续增加镍金属电池电池容量的关键是增加电池活动材料的利用率。 2.工作电压。 ，工作电压，也称为排放电压金属氢化物电池的工作电压，为1.2V。 它是镍级电池的重要性能指标。 它与放电期间电压的衰减密切相关。 电池工程电压的价值和稳定性也取决于放电条件。 由于排放的排放条件，在排放负载特性时有三种工作方法： 恒定的泵送电流排放和恒定的电量排放悬挂的电池电压电压和排放电流随着排放时间的延长而降低； 当恒定电流排放随着排放时间的延长而减小时的工作电压； 恒定功率放电应用较少的极化曲线测量是研究电池性能的主要方法之一，例如。 ：在图中，曲线代表工作电压的关系曲线，随着5.11a排放电流的电流的变化； 从数字可以看出，随着排放电流的添加，大电极的极化会增加欧姆电压下降的电压。 随着镍氢电池的转移，电池的活性程度会增加电池的活性。 组件浓度降低电动力，打开电压和电池的工作电压。 3.电池充电性能测试（）。 1充电性能参数电池充电性能测试用于辅助电池。

在充电过程中，请参阅5.11电池和电极极化曲线的电压电流特性（计数充电最大电压充电能力充电能力-φ速率）以及充电的电阻。 1345.2镍氢电池），1充电最大电压是充电电压充电过程中达到的最大电压。 ）充电效率指2至2表示电池充电电池所用的电能消耗的总电能，充电以百分比表示。 ）。 3充电过程中的电池容量性能也是辅助电池具有出色性能的重要指标。 它应该具有良好的克服表现。 即使电池处于极端充电条件下。 ()。 2. 2充电端点控制充电过程的终点控制是一个非常实用的问题，无论电池的检测如何。 ，以镍金属氢化物电池的最常见充电终点控制方法为例，有时间控制-U控制δ温度控制。 因此，理想的充电条件是基于特定应用需求的几种测试条件的全面应用。 ，以便电池可以足够，并且不会在实际操作中损坏电池。 它通常有时间控制和。 ：控制等。 例如·容量镍金属电池电池乘数充电条件可以设置为 - =δ，。

该图是容量镍氢气t = 75min -U = 10MV5的充电曲线。 haaaδ池。 4.电池放电性能测试。 ，电池排放主要分为两种类型的恒定电流排放和恒定排放。 另外，还有恒定的电压放电和固定电压。 固定电流排放方法的连续排放方法和间歇性电气方法。 电池放电终端电压在不同的电池类型中指定，不同的排放方法通常也不同。 据说，低温或大电流排放处的终止电压可以在低电流排放量固定。 ，到，因为电池电压无法完全利用低温和大电流放电期间电极的电极； 电极极化小活化物质可以在低电流放电期间充分使用。 图显示了直接影响5.13 HAA的标准镍金属电池的排放曲线排放电流。 ,. 当电池的放电性能表明排放电流的大小时，必须指示电池的放电性能。 基本第二碱性电池5.电池的放电电压是测量电池放电性能的重要指标。 一般而言，电池的放电特性可以以排放曲线为特征。

放电曲线反映了整个放电过程中工作电压的变化。 5.循环生命测试。 在周期寿命测试之前，电池应基于从恒定电流排放到终端电压的0.2C1.0V的环境温度。 ，在回收生命测试期间，应防止电池壳超过20±5℃35℃。 如有必要，您可以采取强制性通风措施，以指出电池性能的实际温度取决于电池的性能，而不是电池的环境温度。 。 ，循环寿命测试是由乘数通过表格的循环通过表格的循环进行0.25c次来执行的。