鎳鎘電池和鎳氫電池

1、鎳氫電池鎳氫電池：是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環(huán)境無污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。知名廠商 品勝、南孚、愛國者等發(fā)明人Stanford Ovshinsky可能并不是家喻戶曉的名字，但確是改變歷史的人，他發(fā)明的鎳金屬氫化物電池已經(jīng)改變了我們的生活，這位偉人于美國時(shí)間2012年10月17號周三晚上在和癌癥的斗爭中不幸去世，享年89歲。在他50年的工作生涯中，共為美國提供了400多項(xiàng)技術(shù)專利，涵蓋鎳Stanford Ovshinsky氫電池，氫燃料電池，和薄膜太陽能電池等各方面。1960年，斯坦福和他的妻

2、子艾麗斯成立了能量轉(zhuǎn)化設(shè)備公司（ECD），專門致力于開發(fā)能源相關(guān)的東西，而所有的產(chǎn)品都被冠以O(shè)vonics的標(biāo)簽。當(dāng)然，在斯坦福所有的發(fā)明中，最優(yōu)秀的莫過于鎳氫反應(yīng)電池。這是一款可用于為混合型汽車充電的便攜電池，同時(shí)它也非常地環(huán)保。通用EV1汽車就采用了這種電池。另外值得一提的是，出生于1922年的斯坦福并沒有上過大學(xué)，他可以說是一位自學(xué)成才的發(fā)明家?；瘜W(xué)成分鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬氫化物。用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類。最常見的是AB5一類，A是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（Ti）；B則是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn），（或者）還有鋁（Al）。而一些高容量電池的

3、“含多種成分”的電極則主要由AB2構(gòu)成，這里的A則是鈦（Ti）或者釩（V），B則是鋯（Zr）或鎳（Ni），再加上一些鉻（Cr）、鈷（Co）、鐵（Fe）和（或）錳（Mn）。所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。電池充電時(shí)，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（H2），以保持電池內(nèi)部的壓力和體積。當(dāng)電池放電時(shí)，這些氫離子便會經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。行情鎳氫電池現(xiàn)主要應(yīng)用于混合電動車。2011年HEV市場占56%，零售市場（包括遙控車、玩具、家用電器、數(shù)碼攝像機(jī)）占24%，無繩電話占11%，其他市場為9%。 世界鎳氫電

4、池主要由中國和日本企業(yè)生產(chǎn)，占全球產(chǎn)量的95%以上。全球鎳氫電池70%以上在中國生產(chǎn)，中國鎳氫電池企業(yè)主要包括超霸、豪鵬、比亞迪、環(huán)宇、科力遠(yuǎn)、力可興、三普（九夷能源）、迪生、三捷、量能、格瑞普等。日本企業(yè)松下、湯淺、三洋已將小型鎳氫電池生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到中國。HEV用大型鎳氫電池主要在日本生產(chǎn)，生產(chǎn)企業(yè)主要為Primearth電動車能源公司（PEVE)和三洋電機(jī)，由于松下和三洋合并，而松下的湘南工廠賣給了中國科力遠(yuǎn)。因此，大型鎳氫電池已主要由松下生產(chǎn)。我國鎳氫電池增長乏力，近幾年的產(chǎn)品產(chǎn)值、產(chǎn)量均未超過2008年的高峰。2011年，鎳氫電池的產(chǎn)值、產(chǎn)量分別為55億元、9.5億只，與2008相比分別下

5、降15.38%、26.36%。產(chǎn)品規(guī)模的縮小使得鎳氫電池更不具規(guī)模經(jīng)濟(jì)，未來情景堪憂，其發(fā)展空間仍然取決于混合電動車的應(yīng)用情況。儲氫材料鎳氫電池作為當(dāng)今迅速發(fā)展起來的一種高能綠色充電電池，憑借能量密度高、可快速充放電、循環(huán)壽命長以及無污染等優(yōu)點(diǎn)在筆記本電腦、便攜式攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及電動自行車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了促進(jìn)鎳氫電池性能的提升，對負(fù)極儲氫材料的研究從未間斷。從狹義上講，儲氫材料是一種能與氫反應(yīng)生成金屬氫化物的物質(zhì)；但是它與一般金屬氫化物有明顯的差異。即儲氫材料必須具備高度的反應(yīng)可逆性，而且，此可逆循環(huán)的次數(shù)必須足夠多，循環(huán)次數(shù)超過5000次。實(shí)際上，它必須是能夠在適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力?/p>

6、大量可逆的吸收和釋放氫的材料。對于理想的金屬儲氫材料應(yīng)具備以下條件：1、在不太高的溫度下，儲氫量大，釋放氫量也大；2、原料來源廣，價(jià)格便宜，容易制備；3、經(jīng)多次吸、放氫，其性能不會衰減；4、有較平坦和較寬的平衡壓力平臺區(qū)，即大部分氫均可在一持續(xù)壓力范圍內(nèi)放出；5、易活化，反應(yīng)動力學(xué)性能好。用于鎳氫電池負(fù)極儲氫材料的主要是金屬(或合金)儲氫材料，氫幾乎可以同周期表中的各種元素反應(yīng)，生成各種氫化物或氫化合物。但并不是所有金屬氫化物都能做儲氫材料，只有那些能在溫和條件下大量可逆的吸收和釋放氫的金屬或合金氫化物才能做儲氫材料用。儲氫合金材料在鎳氫電池中有著重要地位，因此研究儲氫材料對提高鎳氫電池性能有

7、著舉足輕重的作用。型號尺寸通常有A、AA、AAA、AAAA、AAAAA、SC、D、F等，民用電池5號為AA電池，7號為AAA電池，1號為D電池，2號為C電池。AA大，AAA小D型電池SC電池重量以每一個(gè)單元電池的額定電壓來看，鎳氫與鎳鎘都是1.2V，而鋰電池卻為3.6V，鋰電鎳氫電池池的電壓是其他兩者的3倍。并且同型電池的重量鋰電池與鎳鎘電池幾乎相等，而鎳氫電池卻比較輕?？芍?，每一個(gè)電池本身重量不同，但鋰電池因3.6V高電壓，在輸出同等電壓的情況下使的單個(gè)電池組合時(shí)數(shù)目可減少3分之1而使成型后的電池重量和體積減小。特性電壓 = 1.2V能量重量 = 30-80 Wh/kg （瓦特小時(shí)/千克）

8、即 108-880kJ/kg （千焦耳/千克）能量體積 = 140-300 Wh/L （瓦特小時(shí)/公升）即 504-1188kJ/kg （千焦耳/千克）自放電率 = 一般為每月 30%，低自放電型號為每年15-30%充放電循環(huán)次數(shù) = 500 -1000次記憶效應(yīng)鎳氫電池與鎳鎘電池相同都有記憶效應(yīng)。因此，定期的放電管理也是必需的。充放電充電當(dāng)快速充電時(shí)，可以透過充電器內(nèi)的微電腦去避免電池過充的情況產(chǎn)生?，F(xiàn)今的鎳氫電池含有一種催化劑，可以及時(shí)的解除因?yàn)檫^充所造成的危險(xiǎn)。2H2 + O2 -催化劑- 2H2O鎳氫電池快速充電管理芯片但是這個(gè)反應(yīng)只有從過充開始的時(shí)間算起的 C 10 小時(shí)內(nèi)有效（C

9、= 電池標(biāo)示的容量）。當(dāng)充電程序開始后，電池的溫度會上升的很明顯，有些極速充電器（低于1小時(shí)）內(nèi)含風(fēng)扇來避免電池過熱。有的廠商認(rèn)為：使用一些簡單的恒流（且電流要小）充電器，不管有沒有計(jì)時(shí)器，都可以安全地為鎳氫電池充電，允許的長時(shí)間充電電流為 C/10h （電池的標(biāo)稱電量除以10小時(shí)）。實(shí)際上，一些造價(jià)低廉的無線電話基地臺和最便宜的電池充電器正是這樣工作的。盡管這可能是安全的，但對電池的壽命可能會有不良影響。根據(jù)松下公司（Panasonic）的鎳氫電池充電指南：長期使用涓流方式（以很小的電流長時(shí)間充電）充電有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞；為了防止損傷電池，涓流充電的電流應(yīng)限制在 0.033C每小時(shí) 到 0.

10、05C每小時(shí) 之間，最長充電時(shí)間為20小時(shí)。對于鎳氫電池的長期保養(yǎng)來說，使用低頻脈沖-大電流的的充電方式要比使用涓流充電方式更能保持好電池狀態(tài)。新買回來的，或者是長時(shí)間未使用的鎳氫電池，需要一段“激活”時(shí)間來回復(fù)電池電量。因此，一些新的鎳氫電池需要經(jīng)過幾次充電-放電循環(huán)才能達(dá)到它們的標(biāo)稱電量。電池充電時(shí)，要注意充電器周圍的散熱，太刻意用什么風(fēng)扇吹沒有什么必要，但要注意的是充電器周圍不要放置太多雜物。普通用戶在使用電池的過程中，電池往往沒有專用的存放包；用戶在替換電池后，會習(xí)慣性的把電池隨手放好，而不管所放的地方是否干凈、潮濕。這樣的后果就是電池容易弄臟、觸點(diǎn)易與金屬物如鑰匙等接觸和容易受潮，而

11、這些都是電池的大敵。建議：用戶應(yīng)該設(shè)置一個(gè)電池專用放置點(diǎn)，并保持電池的清潔。放電在電池的使用過程中，也必須小心。對于串聯(lián)在一起的幾顆電池（比如數(shù)碼相機(jī)中4顆AA電池的通常排列方式），要避免電池完全耗盡電能，進(jìn)而發(fā)生“反向充電”（Reverse charging）。這會對電池產(chǎn)生不充電器可挽回的損害。不過，通常這些設(shè)備（比如之前提到的數(shù)碼相機(jī)）能夠檢測串聯(lián)電池的放電電壓，當(dāng)它下降到一定程度時(shí)，便自動關(guān)閉，以保護(hù)電池。單顆電池并不會有以上的危險(xiǎn)，只會一直放電，直到電壓為0。這不會對電池造成損害，實(shí)際上，周期性地將電放完然后再充滿有利于保持電池的容量與質(zhì)量。鎳氫電池具有較高的自放電效應(yīng)，約為每個(gè)月3

12、0%或更多。這要比鎳鎘電池每月20%的自放電速率高。電池充得越滿，自放電速率就越高；當(dāng)電量下降到一定程度時(shí)，自放電速率又會稍微下降。電池存放處的溫度對自放電速率有十分大的影響。正因如此，長時(shí)間不用的鎳氫電池最好是充到40%的“半滿”狀態(tài)。低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在2005年推出市面，生產(chǎn)商宣稱在20室溫存放一年后仍可保存70至85%電量，而且可以以一般的鎳氫電池充電機(jī)進(jìn)行充電。某些低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在低溫下有比堿性電池及鋰離子電池更佳的放電特性。電池容量不同型號(特別是不同體積)的電池，他的容量越高，提供使用的時(shí)間越長。拋開體積和重量的因素，當(dāng)然容量越高越好。但是同樣的電池型號,標(biāo)稱容量(比

13、如600mAh)也相同，實(shí)際測的初始容量不同:比如一個(gè)為660mAh,另一個(gè)是605mAh，那么660mAh的就比605mAh的好嗎？實(shí)際情況可能是容量高的是因?yàn)殡姌O材料中多了增加初始容量的材料,而減少了電極穩(wěn)定用的材料,其結(jié)果就是循環(huán)使用幾十次以后,容量高的電池迅速容量衰竭,而容量低的電池卻依然堅(jiān)挺。許多國內(nèi)的電芯廠家往往以這個(gè)方式來獲得高容量的電池.而用戶使用半年以后產(chǎn)品待機(jī)時(shí)間卻是差得一塌糊涂。民用的那些AA鎳氫電池(就是五號電池),一般是1400mAh,卻也有標(biāo)超高容量的(1600mAh),道理也是一樣。提高容量的代價(jià)就是犧牲循環(huán)壽命,廠家不在電池材料的改性上下文章,是不可能真正“提高

14、”電池容量的. 電池材料比表面積研究是非常重要的，電池材料比表面積檢測數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測出來的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國內(nèi)有很多儀器只能做直接對比法的檢測，國內(nèi)也被淘汰了。國內(nèi)外比表面積測試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國內(nèi)外制定出來的比表面積測定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測試方法為基礎(chǔ)的，請參看中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測試過程沒有實(shí)現(xiàn)完全自動化，那測試人員就時(shí)刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導(dǎo)致測試過

15、程的失敗，這會浪費(fèi)測試人員很多的寶貴時(shí)間。F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉Ρ确ǎ匾腇-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內(nèi)唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設(shè)備，其測試結(jié)果與國際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測試結(jié)果精確性。發(fā)展歷程鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，具有高能量、長壽命、無污染等特點(diǎn)，因而成為世界各國競相發(fā)展的高科技產(chǎn)品之一。鎳氫電池的誕生應(yīng)該歸功于儲氫合金的發(fā)現(xiàn)。早在20世紀(jì)六十年代末，人們就發(fā)現(xiàn)了一種新型功能材料儲氫合金，儲氫合金在一定的溫度和壓力條件下可吸放大量的氫，

16、因此被人們鎳氫蓄電池形象地稱為“吸氫海綿”。 其中有些儲氫合金可以在強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液中，反復(fù)充放電并長期穩(wěn)定存在，從而為我們提供了一種新型負(fù)極材料，并在此基礎(chǔ)上發(fā)明了鎳氫電池。 儲氫合金的主要來源是稀土，而中國的稀土資源占世界總儲量的70%以上，發(fā)展鎳氫電池具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。因此中國鎳氫電池的研制與開發(fā)，受到了國家八六三計(jì)劃的大力支持，被列為“重中之重”項(xiàng)目。在八六三計(jì)劃“鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的推動下，中國的鎳氫電池及相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無到有，趕超世界先進(jìn)水平的奮斗目標(biāo)。項(xiàng)目實(shí)施初期，中國的鎳氫電池產(chǎn)業(yè)還是一片空白。根據(jù)中國國情，中國的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)界攜手合作，集中優(yōu)勢，聯(lián)合攻關(guān)，依靠自己

17、的力量完成了鎳氫電池中試生產(chǎn)示范線的全套生產(chǎn)工藝及相應(yīng)技術(shù)裝備的開發(fā)。并在廣東、遼寧、天津等地先后建立了鎳氫電池的中試基地，產(chǎn)業(yè)化示范基地和一批相關(guān)材料的生產(chǎn)基地。為中國鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)，使中國鎳氫電池的生產(chǎn)迅速趕上了世界水平。在八六三計(jì)劃的支持下，科研人員攻克了儲氫合金制備等關(guān)鍵技術(shù)，取得了一大批創(chuàng)新性成果，其中中遼三普電池有限公司開發(fā)的“惰性氣體保護(hù)下的沖擊磨生產(chǎn)工藝”已達(dá)到國際先進(jìn)水平，生產(chǎn)的儲氫合金粉已達(dá)國際同類產(chǎn)品水平。鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目在實(shí)施過程中共取得了15項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專利，制定了50余項(xiàng)鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法。為促進(jìn)中國電池產(chǎn)品的更新?lián)Q代和稀土資源的開發(fā)利用做出

18、了貢獻(xiàn)。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，使中國鎳氫電池的裝備水平得到了大大的提高，由過去的手工操作跨越到連續(xù)化，自動化大規(guī)模生產(chǎn)，明顯地提高了電池的均勻性和綜合性，滿足了移動通訊，便攜式電腦，電動工具以及電動車輛對電池的需要。同時(shí)，通過該項(xiàng)目的實(shí)施，促進(jìn)了中國鎳氫電池與材料、設(shè)備、檢測儀器，下游產(chǎn)品等相關(guān)企業(yè)的相互協(xié)作，明顯提高了總體產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)能力，技術(shù)水平和競爭能力，為鎳氫電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品打入國際市場鋪平了道路。目中國已開發(fā)成功九個(gè)系列，32個(gè)規(guī)格的鎳氫電池產(chǎn)品，形成了年產(chǎn)3000噸儲氫合金材料和3億安時(shí)鎳氫電池的生產(chǎn)規(guī)模，年產(chǎn)值約30億元人民幣的鎳氫電池產(chǎn)業(yè)。帶動了一個(gè)年產(chǎn)值超百億元的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群。

19、我們相信，在八六三計(jì)劃的支持下，中國的鎳氫電池產(chǎn)業(yè)在新世紀(jì)將書寫出更輝煌的篇章。電池分類鉛酸蓄電池可充電電池主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種?，F(xiàn)使用的鎳鎘NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(LiIon)電池都是堿性電池。鎳氫電池鉛酸電池閥控式免維護(hù)鉛酸電池的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由正負(fù)極板、隔板、電解液、安全閥、氣塞、外殼等部分組成。正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛(Pb)。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于電化學(xué)反應(yīng)，正、負(fù)極板間會產(chǎn)生約為2.1V的電動勢。 新鉛酸電池初次使用時(shí)，必須先充滿電。如采用0.1

20、C充電速率充電，大約需要5575小時(shí)。蓄電池正常使用放完電后，應(yīng)立即充電。通常采用的方法有：(1)分級定流充電法；(2)低壓恒壓充電法(帶負(fù)載充電)；(3)快速充電法。快速充電的初充時(shí)間不超過5小時(shí)，正常充電時(shí)間可縮短到1小時(shí)左右。堿性蓄電池鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量。活性物質(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液

21、。與其它電池相比，NiCd電池的自放電率(即電池不使用時(shí)失去電荷的速率)適中。NiCd電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時(shí)，就不能放出全部電量。比如，放出80%電量后再充足電，該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應(yīng)。當(dāng)然，幾次完整的放電/充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng)，若未完全放電，應(yīng)在充電前將每節(jié)電池放電至1V以下。鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。圓柱形密封NiMH電池的

22、結(jié)構(gòu)如圖2所示。NiMH電池具有較好的低溫放電特性，即使在20環(huán)境溫度下，采用大電流(以1C放電速率)放電，放出的電量也能達(dá)到標(biāo)稱容量的85%以上。但是，NiMH電池在高溫(+40以上)時(shí)，蓄電容量將下降510%。這種由于自放電(溫度越高，自放電率越大)而引起的容量損失是可逆的，幾次充放電循環(huán)就能恢復(fù)到最大容量。NiMH電池的開路電壓為1.2V，與NiCd電池相同。NiCd/NiMH電池的充電過程非常相似，都要求恒流充電。兩者的差別主要在快速充電的終止檢測方法上，以防止電池過充電。充電器對電池進(jìn)行恒流充電，同時(shí)檢測電池的電壓和其它參數(shù)。當(dāng)電池電壓緩慢上升達(dá)到一個(gè)峰值，對NiMH電池快速充電終止

23、，而NiCd電池則當(dāng)電池電壓第一次下降了一個(gè)V時(shí)終止快速充電。為避免損壞電池，電池溫度過低時(shí)不能開始快速充電，電池溫度Tmin低于10時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)入涓流充電方式。而電池溫度一旦達(dá)到規(guī)定數(shù)值后，必須立即停止充電。鋰離子電池液態(tài)電解質(zhì)圓柱型鋰離子電池基本構(gòu)造如圖3所示。用LiCoO2復(fù)合金屬氧化物在鋁板上形成陽極，用鋰碳化合物在銅板形成陰極，極板間插入有亞微米級微孔的聚烯烴薄膜隔板，電解液為有機(jī)溶劑。為避免使用不當(dāng)造成電池?fù)p壞，在鋰離子電池內(nèi)設(shè)有3種安全機(jī)構(gòu)：(1)正溫度系數(shù)元件(PTC)。當(dāng)電池內(nèi)的溫度過高，PTC的阻值隨之上升，會自動將陰極引線與陰極之間電路切斷；(2)特殊材料的隔板。當(dāng)電池內(nèi)溫度

24、上升到一定數(shù)值時(shí)，隔板上微孔會自動溶解掉，從而使電池內(nèi)的反應(yīng)停止；(3)安全閥。當(dāng)電池內(nèi)部壓力升高到一定數(shù)值時(shí)，安全閥將自動打開。鋰電池易受到過充電、深放電以及短路的損害。單體鋰離子電池的充電電壓必須嚴(yán)格限制。充電速率通常不超過1C，最低放電電壓為2.73.0V，如再繼續(xù)放電則會損壞電池。鋰離子電池以恒流轉(zhuǎn)恒壓方式進(jìn)行充電。采用1C電流充電至4.1V時(shí)，充電器應(yīng)立即轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電流逐漸減小，當(dāng)電池充足電后，進(jìn)入涓流充電過程。為避免過充電或過放電，鋰離子電池不僅在內(nèi)部設(shè)有安全機(jī)構(gòu)，充電器也必須采取安全保護(hù)措施，以監(jiān)測鋰離子電池的充放電狀態(tài)。隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，更為先進(jìn)耐用的可再充電電

25、池也在不斷出現(xiàn)。國外最新開發(fā)的固態(tài)聚合物(電解質(zhì))Li離子電池、Li金屬電池，不僅解決了漏液問題，而且電池的容量更大，體積更小，更為安全可靠。它們必將成為極有潛力的新一代電池產(chǎn)品。低溫鎳氫電池低溫鎳氫電池是一種適應(yīng)-40低溫環(huán)境使用的，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的鎳-氫電池，在2000年5月16日研制成功。它是由中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土化學(xué)與物理開放實(shí)驗(yàn)室的科技人員，利用多年研制的新型MH-Ni電池低溫負(fù)極材料，委托深圳格瑞普電池有限公司制作出來的AA型和D型電池。經(jīng)實(shí)際檢測，AA型電池在室溫充電，在-40的環(huán)境下擱置8小時(shí)以后，以0.2C在-40放電，其電池容量為室溫容量的50%以上，完全可滿

26、足使用要求;而同等溫度條件下的普通MH-Ni電池容量僅為室溫的1/10，完全不能使用。D型電池的低溫性能目前正在檢測當(dāng)中。-40應(yīng)用的鎳-氫電池的問世，填補(bǔ)了我國能源領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。應(yīng)用消費(fèi)性電子產(chǎn)品鎳氫電池被普及地應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品中。舊式的鎳氫電池因?yàn)樽苑烹姷脑?，會在充電后?shù)月甚至數(shù)星期內(nèi)失去電量，只可應(yīng)用于短時(shí)間內(nèi)需要電力的用途。如家電用品的紅外線搖控器或時(shí)鐘一類并不適合。新式的低漏電鎳氫電池基本上已經(jīng)可以取代在絕大部份原本使用堿性電的用途上。唯獨(dú)是一些比較舊式及低耗電量的電子產(chǎn)品（例如舊式的收音機(jī)）因?yàn)殡妷簡栴}而在使用鎳氫電池時(shí)性能會有所下降。遙控玩具一些功率特別大的鎳氫電池，其容

27、量、輸出電池及功率比鎳鎘電池大，所以在電動遙控玩具（例如遙控車）上取代了鎳鎘電池。混合動力車輛大功率的鎳氫電池也使用在油電混合動力車輛中，最佳的例子就是豐田的prius，該車使用了特別的充放電程序，使電池充放電壽命可足夠車輛使用十年。 其他使用鎳氫電池的混合動力車輛包括有：本田洞察者福特汽車的Ford Escape雪佛蘭的Chevrolet Malibu本田的Honda Civic Hybrid純電池動力車雖然在重量上比鋰離子電池重，但仍然有部份純電池動力車使用鎳氫電池，例如：通用汽車的Honda Civic Hybrid本田的Honda EV Plus福特汽車的Ford Ranger EVV

28、ectrix能量再生系統(tǒng)松下日前介紹了采用鎳氫充電電池的怠速停止車用能量再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在通常配備的鉛蓄電池的基礎(chǔ)上組合使用鎳氫充電電池，將減速時(shí)產(chǎn)生的能量存儲在鎳氫充電電池中再利用，這樣不但能提高燃效，還能減輕鉛蓄電池的負(fù)擔(dān)，延長鉛蓄電池的壽命。將來，還將實(shí)現(xiàn)不僅對車載電裝品供電，還將實(shí)現(xiàn)為輔助驅(qū)動的起動馬達(dá)供電，由此有望進(jìn)一步提高燃效。金屬氫化物鎳（MHNi）電池由于其高能、安全、無污染、無記憶效應(yīng)、價(jià)格適宜，已成為目前最具發(fā)展前景的“綠色能源”電池之一。本書簡述了MHNi電池的基本原理、結(jié)構(gòu)、特性、應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢；闡述了MHNi電池的理論基礎(chǔ)；介紹了MHNi電池鎳電極材料、金屬氫

29、化物電極材料、基體材料、電解液、隔膜、導(dǎo)電劑、黏合劑等關(guān)鍵材料性能要求和生產(chǎn)技術(shù)，MHNi電池設(shè)計(jì)與制造工藝及主要生產(chǎn)設(shè)備，MH Ni電池性能影響因素，計(jì)算機(jī)技術(shù)在MHNi電池中的應(yīng)用，以及MHNi 電池規(guī)范和性能檢測技術(shù)。本書既闡述基本概念和理論，同時(shí)著重論述相關(guān)工藝技術(shù)，概念清楚，易于理解，適于從事MHNi電池及其關(guān)鍵材料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)教師、本科生、研究生參考。鎳鎘電池鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。充放電數(shù)重復(fù)500次以上特

30、點(diǎn)經(jīng)濟(jì)耐用屬性直流供電電池電壓1.2V左右適宜溫度-30-50簡介鎳鎘電池鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-Cadmium Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、超科等設(shè)備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡單，一般使用以下反應(yīng)放電：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2充電時(shí)反應(yīng)相反。鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，在充放電過程中如果處理不當(dāng)，會出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡，久而久之將會引起電池容量的降低，在電池

31、充放電的過程中（放電較為明顯），會在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。當(dāng)然，我們可以通過掌握合理的充放電方法來減輕“記憶效應(yīng)”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。眾多的缺點(diǎn)使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數(shù)碼設(shè)備電池的應(yīng)用范圍。詳細(xì)說明鎳鎘電池鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。與其它類型的電池比較，鎳鎘電池可耐過充電或過放電。鎳鎘電池的放電電壓根據(jù)其放電裝置有所差異，每個(gè)單元電池(Cell)大約是1.2

32、V，電池容量單位為Ah(安時(shí))、mAh(毫安時(shí))，放電終止電壓的極限值稱為“放電終止電壓”，鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單元電池)。自放電率低，鎳鎘電池在長時(shí)間放置的情況下，特性也不會劣化，充分充電后可完全恢復(fù)原來的特性，它可在20+60的溫度范圍內(nèi)使用。由于單元電池采用金屬容器，堅(jiān)固耐用；采用完全密封的方式，不會出現(xiàn)電解液泄漏現(xiàn)象，故無須補(bǔ)充電解液。提高電池性能及延長電池使用壽命的關(guān)鍵在于避免記憶效應(yīng)和過度放電。鎳鎘電池有記憶效應(yīng)，即鎳鎘電池在幾次低容量下的充放電工作之后，如果要進(jìn)行一次較大容量的充放電，電池將無法正常工作，這種情況即為記憶效應(yīng)(Memoryeff

33、ect)。特別是在放電終止電壓被設(shè)定的較高的錄像機(jī)、攝像機(jī)上，隨著工作電壓的降低，電池容量表面上也隨著降低，但放電電壓的降低可能是一至二次完全放電而造成的暫時(shí)現(xiàn)象。記憶效應(yīng)使得電池的性能不能得到充分發(fā)揮，也給拍攝帶來極大的不便。因此，在使用中應(yīng)注意使用帶充放電性能的充電器，如Sony公司的BC1WDCE，避免記憶效應(yīng)的產(chǎn)生，使用一般充電器的如BC1WA、BC1WB時(shí)，可在10次左右的充電以后進(jìn)行一次放電，也可以達(dá)到防止記憶效應(yīng)的目的。原理原理分析充電示意圖位于負(fù)極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，并附著在陽極上，同時(shí)也放出電子。電子沿著電線至陰極，和陰極

34、的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會附著在陽極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會隨著時(shí)間而下降。放電反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)： Cd+2OH-Cd(OH)2+2e-正極反應(yīng)： 2NiO(OH) + 2H2O+2e-=2Ni(OH)2 + 2OH-總反應(yīng)： Cd+NiO(OH)+H2OCd(OH)2+Ni(OH)2充電反應(yīng)式：正極反應(yīng)：Ni(OH)2 e + OH- = NiO(OH) + H2O負(fù)極反應(yīng)：Cd(OH)2+2e- Cd+2OH-總反應(yīng)：Cd(OH)2+Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+H2O充電的鎳鎘電池鎳鎘電池正極板上的活

35、性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量?；钚晕镔|(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比，NiCd電池的自放電率(即電池不使用時(shí)失去電荷的速率超科電池)適中。NiCd電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時(shí)，就不能放出全部電量。比如，放出80%電量后再充足電，該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應(yīng)。當(dāng)然，幾次完整的放電/

36、充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng)，若未完全放電，應(yīng)在充電前將每節(jié)電池放電至1V以下。充電鎳鎘電池充電在0.05C至大于1C的范圍內(nèi)對NiCd電池恒流充電。一些低成本充電器使用絕對溫度終止充電。雖然簡單、成本低，但這種充電終止方法不精確。更好的方法是通過檢測電池充滿時(shí)的電壓跌落終止充電。對于充電速率為0.5C或更高的NiCd電池，-V方法是最有效的。-V充電終止檢測應(yīng)與電池溫度檢測相結(jié)合，因?yàn)槔匣姵睾筒黄ヅ潆姵乜赡軠p少V。通過檢測溫升速率(dT/dt)可以實(shí)現(xiàn)更精確的滿充檢測，這種滿充檢測比固定溫度終止對電池更好?；赥/dt和-V組合的充電終止方法可避免電池過

37、充，延長電池壽命。鎳鎘電池快速充電可改善充電效率。在1C的充電速率下，效率可以接近1.1 (91%)，充滿一個(gè)空電池的時(shí)間為1小時(shí)多一點(diǎn)。當(dāng)以0.1C充電時(shí)，效率便下降到1.4 (71%)，充電時(shí)間為14小時(shí)左右。因?yàn)镹iCd電池對電能接收程度接近100%，所以幾乎所有的能量在充電開始的70%期間被吸收，而且電池保持不發(fā)熱。超快速充電器利用該特點(diǎn)，在幾分鐘內(nèi)將電池充到70%，以幾C的電流充電而無熱量產(chǎn)生。充到70%后，電池再以較低速率繼續(xù)充電，直到電池充滿。最后以0.02C至0.1C的涓流結(jié)束充電。基本特點(diǎn)1鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，非常的經(jīng)濟(jì)；2內(nèi)阻小，可供大電流的放電，當(dāng)它放電時(shí)

38、電壓的變化很小，作為直流電源是一種質(zhì)量極佳的電池；3因?yàn)椴捎猛耆芊馐?，因此不會有電解液漏出的現(xiàn)象，也完全不需要補(bǔ)充電解液；4與其他種類電池相比之下，鎳鎘電池可耐過充電或放過電，操作簡單方便；5長時(shí)間的放置下也不會使性能劣化，當(dāng)十分充完電后即可恢復(fù)原來的特性；6可使用在很廣的溫度范圍內(nèi)；7因?yàn)樗捎媒饘偃萜鞫鞒?，有機(jī)械性的堅(jiān)固；8鎳鎘電池在非常嚴(yán)格的品質(zhì)管理下被制造完成，有非常優(yōu)良的品質(zhì)性賴性。1主要特征A. 高壽命鎳鎘電池可以提供500次以上的充放電周期，壽命幾乎等同于使用該種電池的設(shè)備的服務(wù)期。B. 優(yōu)異的放電性能在大電流放電的情況下，鎳鎘電池具有低內(nèi)阻和高電壓的放電特性，因而應(yīng)用廣泛。

39、C. 儲存期長鎳鎘電池儲存壽命長而且限制條件少，在長期儲存后仍可正常充電。D. 高倍率充電性能鎳鎘電池可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行快速充電, 滿充時(shí)間僅為1.2小時(shí)。E. 大范圍溫度適應(yīng)性普通型鎳鎘電池可以應(yīng)用于較高或較低溫度環(huán)境。高溫型電池可以在70攝氏度或者更高溫度的環(huán)境中使用。F. 可靠的安全閥安全閥提供了免維護(hù)功能。鎳鎘電池在充放電或者儲存過程中可以自由使用。由于密封圈使用的是特殊材料，再加上密封劑的作用，使得鎳鎘電池很少出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。G. 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域鎳鎘電池容量從100mH 至 7000mH不等。通常使用的有標(biāo)準(zhǔn)型，消費(fèi)型，高溫型和大電流放電型等四大類，可應(yīng)用于任何無線設(shè)備。H. 高質(zhì)量高

40、可靠性產(chǎn)品通過了 QS 9000質(zhì)量認(rèn)證。使用說明小型的鎳鎘電池鎳鎘電池的包裝分為零售用的正極凸頭和組裝用的正極平頭包裝兩種，在容量上沒有差異。在充電回路也和下面所介紹的鎳氫電池類似，采用1.6倍電壓充電。通常鎳鎘電池的充電次數(shù)為300800次, 在充放電達(dá)500次后電容量會下降至約80%。鎳鎘電池的記憶效應(yīng)比鎳氫電池來的嚴(yán)重。所以必須在完全沒電時(shí)才可進(jìn)行充電, 以確保使用壽命。主要用途大型袋式和開口式鎘鎳電池主要用于鐵路機(jī)車、礦山、裝甲車輛、飛機(jī)發(fā)動機(jī)等作起動或應(yīng)急電源。圓柱密封式鎘鎳電池主要用于電動工具、剃須器等便攜式電器。小型扣式鎘鎳電池主要用于小電流、低倍率放電的無繩電話、電動玩具等。

41、由于廢棄鎘鎳電池對環(huán)境的污染，該系列的電池將逐漸被性能更好的金屬氫化物鎳電池所取代。記憶效應(yīng)當(dāng)鎳鎘電池重復(fù)經(jīng)過幾次維持在低容量的放充后，如果必須做一個(gè)較大量的放電時(shí)電池會無法作用，這種情形我們稱為“記憶效應(yīng)”。記憶效應(yīng)可能是鎳鎘電池中最容易被誤解的問題。放電終止電壓被設(shè)定較高的錄像機(jī)，隨著使用的電壓變低，表面上看起來似乎隨著降低，但是放電電壓的低下是可以由12次的完全放電而解決這一現(xiàn)象。建議十次充電后進(jìn)行一次放電，以防止記憶效應(yīng)。放電特性1放電電壓依據(jù)其放電電流多少有些差異，大體上是1.2V左右；2電池的容量以Ah,mAh的單位來表示；3當(dāng)放電達(dá)到放電終了的極限時(shí)稱之為放電終止電壓，鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0V/cell；4使用溫度范圍在-2060，在此范圍內(nèi)可進(jìn)行放電。電池保養(yǎng)電池壽命是指使用一段時(shí)間后，充放電的容量下降到標(biāo)稱容量的80%之前進(jìn)行的充放電次數(shù)，并非不能充放電或完全失效才是電池的壽命；自放電率是指電池充足電后長時(shí)間放置不用的情況下緩慢自行放電的現(xiàn)象。自放電率低表明長時(shí)間放置后容量下降少。對于外出拍攝節(jié)目或新聞采訪，一般均使用便攜式攝錄設(shè)備，與便攜攝錄設(shè)備配套使用的電池，能否高效、優(yōu)質(zhì)的連續(xù)長時(shí)間工作提保證拍攝工作順利進(jìn)行的至關(guān)重要的一環(huán)。電池功能的正常發(fā)揮與我們電視