简析镍氢电池的性能特点

2020-12-11      2713 次浏览

镍氢电池的性能特点


Mh-ni电池具有能量密度高、无记忆效应、耐过充过放能力强、无污染等特点。它们被称为绿色电池。Mh-ni电池性能一般是指电池的物理性能和电气性能,包括充放电性能、温度特性、循环寿命、自放电特性。


1.mh-ni电池的充放电特性


(1)镍氢电池充电特性


h-wi电池的充电曲线与cd-ni电池的充电曲线相似,但基底镍电池在充电后期的充电电压低于c-vi电池(图1-5(a))。温度和充电速率对充电电压影响显著,温度高充电电压低(见图1-5(b))。充电速度快,充电电压高。


(a)mh-ni电池与cd-ni电池充电过程比较,充电电流:1C,20℃;


(b)不同温度下充电曲线,充电电流:0.3c;


(c)20℃不同充电电流的充电曲线;


(2)镍氢电池的放电特性


mh-ni电池的放电电压与cd-ni电池相似,但放电容量几乎是cd-ni电池的两倍。电池的放电容量和电压与放电速率、环境温度等工作条件有关。一般情况下,放电速率越高,放电容量和电压越低。如图1至图6所示。


mh-ni电池的设计能力是有限的正极和负极的产量过剩,以保证从氧化合物反应生成的负电极正极充电期间,消除氧气压力,实现电池密封,保证电池的安全。为了实现电池质量指数、标称容量指数,合理有效地利用电池内部空间,要使正负极具有一定的比容量,即质量比容量和体积比容量。关于AA电池,一般要求负极容量大于1500mAh,正极容量大于1050mAh。要实现这一指标,要负极储氢材料具有合理的组成、较高的能量和良好的组装工艺。


2.温度特性


不同环境温度下电池电压和充电能力曲线。可以看出,在不同的环境温度下,当充电容量接近公称容量的75%时,由于阳极板出现的氧气,电池电压升高。当充电容量达到额定容量的100%时,电池电压达到最大值。随后,由于电池的自热,电池电压降低。其原因是电池电压的温度系数为负。由于充电效率取决于温度,电池的放电容量在较高的温度下下降。


虽然放电倍增器相同,但放电电压不同(见图1-7(a))。随着放电倍增器的增大,温度对放电容量的影响越来越显著,尤其是在低温时放电容量降低。


3.自放电特性


mh-ni电池的自放电比cd-vi电池的自放电大。图1-8展示了mh-ni电池的自放电特性。造成电池自放电的因素很多,其中储氢合金成分、使用温度和电池组装技术是重要因素。温度越高,自放电越大。


储氢合金的氢平台压力大,吸收的氢容易从合金中逸出,导致电池自放电。因此,储氢合金的氢平台压力要求在10*~0.1mpa之间。


膜片选择不当,组装不合理,合金粉末在循环中的损失,微枝晶的形成会导致自放电,甚至导致电池短路。


氢镍电池自放电引起的容量损失是可逆的。长时间储存的氢镍电池,经过三次小电流充放电后,可恢复电池容量。


4.循环寿命


电池容量与mh-ni电池循环次数的关系。


在密封的mh-ni电池中,充放电周期的容量降低过程包括以下步骤:


在过充过程中,阳极析出的大部分氧与阴极合金吸收的氢发生反应。但合金粉末表面的一些氧与碱性溶液接触后,将稀土金属氧化为Ln(OH):(Ln稀土金属)。


在充放电过程中,在合金粉末表面形成Ln(OH);新增,会使合金吸收较少的氢。所以,电池中氢气的分压会逐渐新增气体的总内压。


当电池内部压力高于密封排气口的固定压力时,就会发生气体泄漏,


随着电解质数量的减少,内部阻抗增大,容量减小。因此,要提高电池的循环寿命,除了提高电极的性能外,还要改善电池的装配过程。

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