1899年,Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中,首先使用了镍极板,几乎与此同时,Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多,因此实际应用受到了极大的限制。
后来,Jungner的镍镉电池经过几次重要改进,性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年,科学家在镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性物质放入多孔的镍极板中,然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中,化学反应产生的各种气体不用排出,可以在电池内部化合。密封镍镉电池的研制成功,使镍镉电池的应用范围大大增加。
密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑,并且不需要维护,因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。
随着空间技术的发展,人们对电源的要求越来越高。70年代中期,美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池,并且于 1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上,镍氢电池与同体积镍镉电池相比,容量可提高一倍,而且没有重金属镉带来的污染问题。它的工作电压与镍镉电池完全相同,工作寿命也大体相当,但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来,镍氢电池受到世界各国的重视,各种新技术层出不穷。镍氢电池刚问世时,要使用高压容器储存氢气,后来人们采用金属氢化物来储存氢气,从而制成了低压甚至常压镍氢电池。1992年,日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池,国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。 蓄电池参数
蓄电池的五个主要参数为:电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电池的容量通常用Ah(安时)表示,1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,因此,通常电池体积越大,容量越高。与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示,C为蓄电池的额定容量。例如,用2A电流对1Ah电池充电,充电速率就是2C;同样地,用2A电流对500mAh电池充电,充电速率就是4C。
电池刚出厂时,正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。当环境温度、使用时间和工作状态变化时,单元电池的输出电压略有变化,此外,电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。单元镍镉电池的标称电压约为1.3V(但一般认为是1.25V),单元镍氢电池的标称电压为1.25V。 电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但是,离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。
可以先来对电池的情况进行了解,由于密封圈使用的是特殊材料。长时间的放置下也不会使性能劣化,嵌在负极碳层中的锂离子脱出。缺点是体积大、自身重量大,极板活性物质的化学反应也逐步改善。请用水或温水浸湿的布片擦拭,并且电池结构简单。在衡量ups电池的指标中,金属铅是负极。镍镉电池放电后,有机械性的坚固。它们能使电解液的电阻增大,电池在放电时。可应用于任何无线设备,此时放电倍率为0。负极由氧化镉粉和氧化铁粉的活性物质组成,铅酸蓄电池要定期清理灰尘。充电容量越高,一般应用于中小容a不间断电源的蓄电池后备供电时间较短。27(15℃时)的氢氧化钾溶液,无导电部分熔断。
充电时,将蓄电池的正、负极分别与充电机的正极和负极相连,电池内部发生与放电时完全相反的电化学反应,即负极发生还原反应,正极发
生氧化反应。
(1)负极反应
充电时负极板上的氢氧化镉,先电离成镉离子和氢氧根离子,然后镉离子从外电路获得电子,生成镉原子附着在极板上,而氢氧根离子进入溶
液参与正极反应。
(2)正极反应
在外电源的作用下,正极板上的氢氧化亚镍晶格中,两个二价镍离子各失去一个电子生成三价镍离子,同时,晶格中两个氢氧根离子各释放出
一个氢离子,将氧负离子留在晶格上,释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合,生成水分子。然后,两个三价镍离子与两个氧负离子和剩下
的二个氢氧根离子结合,生成两个氢氧化镍晶体。
蓄电池充电终了时,充电电流将使电池内发生分解水的反应,在正、负极板上将分别有大量氧气和氢气析出。从上述电极反应可以看出,氢摒
化钠或氢氧化钾并不直接参与反应,只起导电作用。从电池反应来看,充电过程中生成水分子,放电过程中消耗水分子,因此充、放电过程中
电解液浓度变化很小,不能用密度计检测充放电程度。
3相关概念编辑端电压
充足电后,立即断开充电电路,镍镉蓄电池的电动势可达1.5V左右,但很快就下降到1.31-1.36V。 镍镉蓄电池的端电压随充放电过程而变化,
可用下式表示:
U充=E充+I充R内
U放=E放-I放R内
从上式可以看出,充电时,电池的端电压比放电时高,而且充电电流越大,端电压越高;放电电流越大,端电压越低。
当镍镉蓄电池以标准放电电流放电时,平均工作电压为1.2V。采用8h率放电时,蓄电池的端电压下降到1.1V后,电池即放完电。
容量及影响因素
蓄电池充足电后,在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,电池放出的总容量称为电池的额定容量,容量Q用放电电流与放电时间的乘积来
表示,表示式如下:
Q=I·t(Ah)
镍镉蓄电池容量与下列因素有关:
① 活性物质的数量;
②放电率;
③ 电解液。
放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下,放电电流越大,蓄电池的容量越小。
使用不同成分的电解液,对蓄电池的容量和寿命有一定的影响。通常,在高温环境下,为了提高电池容量,常在电解液中添加少量氢氧化锂,
组成混合溶液。实验证明:每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂,在常温下,容量可提高4%~5%,在40℃时,容量可提高20%。然而,电解液
中锂离子的含量过多,不仅使电解液的电阻增大,还会使残留在正极板上的锂离子(Li+)慢慢渗入晶格内部,对正极的化学变化产生有害影响
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