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鎳氫電池有哪一些缺點(diǎn)

2021-01-12 11:10:02 

鎳氫電池(NIMH)是通過鎳鎘電池(NiCdbattery)的改良處理工藝制成的,用能夠吸收氫氣的金屬(稀土合金或鎳合金)取代鎘(Cd),再循環(huán)再利用,這是一種環(huán)保電池。

鎳氫電池


NIMH(NIMH)的優(yōu)缺點(diǎn)如下:


在同等體積下,容量更大,例如普通的5號電池,鎳氫電池的額定容量為2900mAh(毫安時),而鎳鎘電池的額定容量為1100mAh(毫安時)。


與碳鋅電池和堿性電池相比,鎳氫電池具有更大的輸出電流,并且相對更適用于高耗電產(chǎn)品,某些特殊型號的電源輸出電流比普通鎳鎘電池更大。


記憶效應(yīng)不太明顯,甚至許多品牌的鎳氫電池都宣稱沒有記憶效應(yīng)。


周期長,在正確的使用條件下,可以重復(fù)使用500次以上。


舊式鎳氫電池的自放電率較高,滿電常溫儲存時的自放電率為30~35%,而新一代鎳氫電池的自放電率已經(jīng)相當(dāng)?shù)汀?


耐熱性差,盡量不讓電池溫度高于45度。另外,電池的使用壽命會迅速下降,內(nèi)阻也會增加。


過長的充電時間會嚴(yán)重影響電池壽命,有一定的危險,因此當(dāng)電池充滿時要停止充電。


鎳氫化物(NIMH)是通過鎳鎘電池(NiCdbattery)的改良處理工藝制成的,用能夠吸收氫氣的金屬(稀土合金或鎳合金)取代鎘(Cd),可以回收再利用,這是一種環(huán)保電池。


NIMH(NIMH)的優(yōu)缺點(diǎn)如下:


在同等體積下,容量更大,例如普通的5號電池,鎳氫電池的額定容量為2900mAh(毫安時),而鎳鎘電池的額定容量為1100mAh(毫安時)。


與碳鋅電池和堿性電池相比,鎳氫電池具有更大的輸出電流,并且相對更適用于高耗電產(chǎn)品,某些特殊型號的電源輸出電流比普通鎳鎘電池更大。


記憶效應(yīng)不太明顯,甚至很多品牌的鎳氫電池都宣稱沒有記憶效應(yīng)。


周期長,在正確的使用條件下,可以重復(fù)使用500次以上。


舊式鎳氫電池的自放電率較高,滿電常溫儲存時的自放電率為30~35%,而新一代鎳氫電池的自放電率已經(jīng)相當(dāng)?shù)汀?


耐熱性差,盡量不讓電池溫度高于45度。另外,電池的使用壽命會迅速下降,內(nèi)阻也會增加。


過長的充電時間會嚴(yán)重影響電池壽命,有一定的危險,因此當(dāng)電池充滿時要停止充電。


鎳氫化物蓄電池具有良好的性能。鎳電池分為高電壓鎳氫電池和低電壓鎳氫電池。鎳氫電池的正極活性物質(zhì)是Ni(OH)2(稱為NiO電極),負(fù)極活性物質(zhì)是金屬氫化物,也稱為儲氫合金(稱為電極),電解液是6mol/L的氫氧化鉀溶液。鎳氫化物電池是氫能源應(yīng)用的一個重要發(fā)展方向。


近年來,隨著人類對化石燃料大規(guī)模開發(fā)利用,氫能源的開發(fā)利用越來越受到人們的重視。鎳氫化物電池是氫能源應(yīng)用的一個重要發(fā)展方向。盡管鎳氫電池的確是一種性能良好的蓄電池,但航天用鎳氫電池是一種高壓鎳氫電池(約為3.92MPa,或40kg/cm2),這種高壓氫氣儲存在薄壁容器中容易爆炸,而且鎳氫電池還需要貴金屬作催化劑,成本昂貴,難以被民用接受,所以從70年代起,國外就開始研究民用的低壓鎳氫電池。鎳電池分為高電壓鎳氫電池和低電壓鎳氫電池。1970年代初,高壓鎳氫電池由美國的M.Klein和J.F.Stockel等人首次開發(fā)。目前已形成了以鎳氫電池取代鎘鎳電池用于各種衛(wèi)星的發(fā)展趨勢。


鎳氫電池的正極活性物質(zhì)是Ni(OH)2(稱為NiO電極),負(fù)極活性物質(zhì)是金屬氫化物,也稱為儲氫合金(稱為電極),電解液是6mol/L的氫氧化鉀溶液。組成電極極片的活性物質(zhì)主要有燒結(jié)、拉漿、泡鎳、纖維鎳和嵌滲鎳等工藝形式,不同工藝制備的電極在容量和大電流放電性能方面有很大差別,電池的生產(chǎn)通常按不同使用條件進(jìn)行。通信和其他民用電池主要是由拉漿負(fù)極、泡沫鎳正極組成。充放化學(xué)反應(yīng)[1]:


正極值:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+


負(fù)極值:M+H2O+e-=MHab+OH-


總應(yīng)答:Ni(OH)2+M=NOOH+MH。


注意:M:氫合金;Hab:吸附氫;反應(yīng)式由左向右是充電過程;反應(yīng)式由右向左是放電過程。


充電時,正極Ni(OH)2和OH-反應(yīng)產(chǎn)生NiOOH和H2O,同時釋放e-同時產(chǎn)生MH和OH-,總反應(yīng)為Ni(OH)2和M產(chǎn)生NiOOH,儲存氫氣;放電時,MHab釋放H+,H+和OH-產(chǎn)生H2O和e-,NiOOH、H2O和e-再生成Ni(OH)2和OH-。該電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢為1.319伏特。


鎳電池分為高電壓鎳氫電池和低電壓鎳氫電池。


低電壓鎳氫電池有如下特點(diǎn):(1)電壓在1.2~1.3V之間,相當(dāng)于鎘鎳電池的電壓;(2)能量密度高,比鎘鎳電池高出1.5倍;(3)充放電快,低溫性能好;(4)能密封、耐過充放電;(5)不產(chǎn)生樹枝狀晶體,防止電池短路;(6)安全可靠,不會對環(huán)境造成污染,不會產(chǎn)生記憶效應(yīng)等。[1]


高電壓鎳氫電池的特點(diǎn)是:1)可靠性高。過放電保護(hù)好,過充電保護(hù)好,抗高放電能力,無枝晶形成,性能優(yōu)良。有很好的比例尺。重量比容量60A·h/kg,是鎘鎳電池重量的5倍。(2)循環(huán)壽命長,可達(dá)數(shù)千次。(3)完全密封,少維護(hù)。在-10℃條件下,低溫性能良好,儲能無明顯變化。


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