鎳氫電池的性能特點
MH-Ni電池的特点是能量密度高,无记忆效应,耐过充过放能力强,无污染,被称为绿色电池。MH-Ni電池性能通常指物理性能和电性能,电性能包括充放电性能、温度特性、循环寿命、自放电特性等。
1、MH-Ni電池充、放电特性
(1)鎳氫電池的充電特性
H-Wi電池充電曲線與Cd-Ni電池相似,但充電後期礎-Ni電池充電電壓比C-vi電池低(圖1-5(a))。溫度與充電速率對充電電壓有明顯的影響,溫度高,充電電壓低(見圖1-5(b));充電速率快,充電電壓高。
(a)MH-Ni電池与Cd-Ni电池充电过程比较,充电电流:1C,20℃;
(b)不同溫度下的充電曲線,充電電流:0.3C;
(c)不同充電電流下的充電曲線,20℃;
(2)鎳氫電池的放電特性
MH-Ni電池的放电电压与cd-Ni电池相似,但放电容量几乎是Cd-Ni电池的二倍。电池放电过程中的容量和电压与使用条件有关,如放电倍率,环境温度等。一般,放电倍率越大,放电容量与放电电压越低。如图1一6所示。
MH-Ni電池设计时,容量设计由正极限制,负极容量过剩,以保证充电时,正极产生的O2到负极的复合反应,消除氧气压力,实现电池密封,并保证电池的安全。为了达到电池的质量指标,标称容量指标,并合理有效利用电池的内部空间,必须使正、负极具有一定的比容量即质量比容量和体积比容量。对AA型电池,一般要求负极容量大于1500mAh,正极容量大于1050mAh。要达到这样的指标,要求负极贮氢材料组成合理,比能量高,同时有良好的组装工艺。
2、溫度特性
不同的環境溫度下,電池電壓與充電容量的曲線。可見,在各種環境溫度下,當充電容量接近標稱容量的75%時,由于陽極板産生的氧氣使得電池電壓升高,充電容量達標稱容量的百分之百時,電池電壓達最大值。隨後,由于電池的自熱,導致電池電壓的降低。引起這種現象的原因是因爲電池電壓有一個負的溫度系數。由于充電效率依賴于溫度,因此,在較高的溫度下充電時,電池的放電容量會降低。
環境溫度不同,雖放電倍率相同,但放電電壓不同(見圖1-7(a),隨著放電倍率提高,溫度對放電容量的影響越來越顯著,特別是在低溫條件下放電時,放電容量下降更明顯。
3、自放電特性
MH-Ni電池的自放电比Cd-vi电池大。图1-8表示MH-Ni電池的自放电特性,引起电池自放电的因素很多,其中贮氢合金的组成、使用温度、电池的组装工艺是主要因素。温度越高,自放电越大。
貯氫合金的析氫平台壓力偏高,則吸收的氫氣易從合金中逸出,從而引起電池的自放電。爲此,要求貯氫合金的析氫平台壓力在10*~0.1MPa之間。
隔膜選擇不當,組裝不合理,循環中合金粉的脫落,微枝晶的形成均可引起自放電,甚至電池短路。
MH-Ni電池自放电引起的容量损失是可逆的,长期贮存的MH-Ni電池,经过三次小电流充放电后可使电池容量恢复。
4、循環壽命
MH-Ni電池的电池容量与循环次数的关系。
在密封的MH-Ni電池中,在充电-放电循环过程中,容量降低的历程包括下列几个步骤:
①在过度充电过程中,阳极析出的氧气大部分与吸收在阴极合金中的氢气发生了反应。但是一部分氧气在合金粉末表面与碱性溶液接触将稀土金属氧化成了Ln(OH):(Ln 稀土金属)。
②在充電放電循環中,在合金粉末的表面形成的Ln(OH);的增加,會引起合金吸收氫氣減少。所以,電池內氫氣的分壓會在內部氣體總壓力中逐漸上升。
③當電池的內壓高于密封的通氣孔的固定壓力時,就會發生氣體的泄漏,
隨著電解質數量的減少,內部阻抗增大,容量降低。所以要提高電池的循環壽命,除了改善電極的性能之外,還要改善電池的組裝工藝。
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