镍镉电池达到密封的方法

2019-08-12      2296 次浏览

镍镉电池达到密封的方法

1,设计负极容量超过正极容量

负极始终有未充电的活性物质存在,也就是电池容量由正极容量决定,正负极活性物质容量比一般控制在:负极容量/正极容量=(1.3--2.0)/1。负极中包含过量的未充电的活性物质,以使负极在充足以前正极上就开始产生氧气。因氧气能与负极活性物质反应,使负极永不能被完全充足,因而负极上不能放出氢气。这部分过量的负极物质分为两部分:充电贮备物质【以Cd(OH)2形式存在。当过充电时,负极中的充电贮备物质还原成金属镉,而镉又与过充电时正极产生的氧气反应生成Cd(OH)2,当正极氧气生成的速度等于氧气与镉反应的速度时,这样一来负极不会进一步被充满,此时负极的电位几乎维持不变,负极上也不可能产生氢气。】和放电贮备物质(以金属镉形式存在);

一般地,在密封镍镉电池中,正极产生的氧气有两个消耗途径:

借助化学反应使镉氧化:1/2O2+Cd+H2O→Cd(OH)2

借助电化学还原:1/2O2+H2O+2e→2OH-

电化学还原与镉的存在几乎无关,用烧结式基板时,此反应在金属镍上更容易进行。研究表明,约占73%的氧气是通过电化学还原消耗的。


2,控制电解液用量

电解液的用量一般小于电极和隔膜可吸收的电解质量,以利于氧气从正极向负极扩散。


3,选用微孔隔膜

除了一般电池对隔膜的要求外,还要求隔膜尽可薄,透气性好,孔径尽量小,以适应使氧气快速向扩散的需要(尼龙毡,纤维素毡,聚乙烯毡,氯乙烯-丙烯共级毡)。


4,负极采用薄极片


5,进行反极保护

组合电池的容量取决于容量较低的那个电池.因此,当容量最小的那只单体电池容量放完后,整个电池组仍在放电,此时容量最小的电池就被强制“过放电”,而造成反极充电状态.第一阶段是正常放电,放电到电池电压降至0V.此时,正极容量已放完,因负极容量过剩,仍有未放电的活性物质存在.第二阶段电池电压急剧下降至-0.4V,此时,负极继续氧化反应(正常放电),而正极发生水的还原反应,产生氢气:

负极:Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e

正极:2H2O+2e→H2↑+2OH-

此时,放电到负极容量已放完,负极电位急剧变正,电池电压降至-1.52~-1.6V.此时,第三阶段,正极析出氢气,负极上析出氧气:

负极:4OH-→O2↑+2H2O+4e

必须指出,电池过充电是,正极上生成氧气,负极上生成氢气;而强制放电(也称反极充电)时,正极上生成氢气,负极上生成氧气。电池一旦发生反极充电,是电池内压急剧上升,引起爆炸。氧气和氢气更易引起爆炸。为此,除严禁过放电外,还必须采取反极保护措施,即在正极加入反极物质Cd(OH)2。正常放电时,正极中的Cd(OH)2并不参加反应,一旦电池出现过放电时,正极中的Cd(OH)2立即进行阴极还原:

Cd(OH)2+2e→Cd+2OH-

而代替了水在正极上的还原,防止了氢气生成。同时,还原生成的Cd又可与负极上放电产生的氧气建立镉氧循环。


6,采用密封圈


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