Ni-HM电芯资料课件

镍氢电池结构和原理

镍氢电池由氢氧化镍正极，储氢合金负极，隔膜纸，电解液，钢壳，顶盖，密封圈等组成。在圆柱形电池中，正负极用隔膜纸分开卷绕在一起，然后密封在钢壳中的。在方形电池中，正负极由隔膜纸分开后迭成层状密封在钢壳中。

镍氢电池是以氢氧化镍作为正极，储氢合金作为负极，氢氧化钾溶液做电解液。充放电化学反应如下：

循环充放电一次就是少一次寿命吗循环就是使用,我们是在使用电池,关心的是使用的时间,为了衡量充电电池的到底可以使用多长时间这样一个性能,就规定了循环次数的定义.实际的用户使用千变万化,因为条件不同的试验是没有可比性的,要有比较就必须规范循环寿命的定义.

国标如是规定的循环寿命测试条件及要求:在25度室温通常条件下按照IEC标准可达到充放500-1000周；按1C充放电快速寿命性能测试，可达300—600周以上。

解释:

A.这个定义规定了循环寿命的测试是以深充深放方式进行的

B.规定了循环寿命按照这个模式执行后必须超过300次以后容量仍然有60%以上

实际上,不同的循环制度得到的循环次数是截然不同的.

抛开规则谈论循环次数是没有任何意义的,因为循环次数是检测电池寿命的手段,而不是目的!许多人喜欢把电池用到自动关机再充电,这个完全没有必要。

有另外一种关于循环寿命的衡量方法,就是时间.有专家提出一般民用镍氢电池的寿命是1-2年,结合实际的情况,比如以60%的容量为寿命的终止,用时间来表述循环寿命。

电池设计基础和基本步骤电池设计是从事化学电源研制的技术人员和科学研究工作者必备的知识和技能。•

电池设计基础•

电池设计的目的和基本原则电池设计就是根据仪器设备的要求，为其提供具有最佳使用性能的工作电源或动力电源。因此，电池设计首先必须满足用电器的使用要求，并进行优化，使其具有最佳的综合性能，以此来确定电池的电极、电解液、隔膜、外壳和其他零部件的参数，并将它们合理搭配，制成具有一定规格和指针的电池或电池组。2、电池的设计要求电池设计是为满足对象（用户或仪器设备）的要求进行的。因此，在进行电池设计前，首先必须详尽地了解对象对电池性能指针及使用条件的要求，一般包括以下几个方面：•

电池的工作电压；•

电池的工作电流，即正常放电电流和峰值电流；•

电池的工作时间，包括连续放电时间，使用期限或循环寿命；•

电池的工作环境，包括电池工作时所处状态及环境温度；•

电池的最大允许体积。同时还应考虑：材料来源；电池性能；电池特性的决定因素电池工艺；经济指标；环境问题等方面的因素。•

评价电池性能的主要指针电池性能一般主要通过以下几个方面来评价。（1）容量电池容量是指在一定放电条件下，可以从电池获得的电量，即电流对时间的积分，一般有Ah或mAh来表示，它直接影响到电池的最大工作电流和工作时间。（2）放电特性和内阻电池的放电特性是批电池在一定的放电制度下，其工作电压的平稳性，电压平台的高低以及大电流放电性能等，它表示电池带负载的能力。电池内阻包括奥姆内阻和电化学极化内阻，大电流放电时，内阻对放电特性的影响尤为明显。（3）工作温度范围有电器的工作环境和使用条件要求电池在特定的温度范围内具有良好的性能。（4）贮存性能电池贮存一段时间后，会因某些因素的影响使性能发生变化，导致电池自放电；电解液泄漏；电池短路等。（5）循环寿命（二次电池）循环寿命是指二次电池按照一定的制度进行充放电，其性能减到某一程度（例如，容量初始值的60%）时的循环次数。（6）内压和耐过充性能（二次电池）对于Ni-Cd,MH-Ni等密封型二次电池，大电流充电过程中电池内部压力能否达到平衡，平衡压力的高低，电池耐大电流过充性能等都是衡量电池性能优劣的重要指针，如果电池内部压力达不到平衡或平衡压力过高，就会使电池限压装置（如防爆球）开启而引起电池泄气或漏液，从而很快导致电池失效。如果限压装置失效，则有可能会引起电池壳体开裂或爆炸。•

电池设计的基本步骤电池设计人员在明确设计任务和做好充分准备后，即可进行设计。根据电池用户要求，电池设计的思路有两种：一种是为用电设备和仪器提供额定容量的电源；另一种则只是给定电源的外形尺寸，研制开发性能优良的新规格电池或异形电池。1、确定容量电池设计步骤•

确定组合电池中音体电池数目，单体电池工作电压与工作电流密度。•

根据用户要求确定电池组的工作总电压，工作电流等指针，选定电池系列，参照该系列的“伏安曲线”（经验资料或通过实验所得）确定单体电池的工作电压与工作电流密度。•

确定电池组中单电池数。单体电池数目=电池工作总电压单体电/电池工作电压•

计算电池容量•

根据要求的工作电流和工作时间计算额定容量。额定容量=工作电流*工作时间•

确定设计容量设计容量=额定容量*设计系数其中设计系数是为保证电池的可靠性和使用寿命而设定的，一般取1.1-1.2电池容量越高越好吗？不同型号(特别是不同体积)的电池,他的容量越高,提供使用的时间越长.抛开体积和重量的因素,当然容量越高越好.

但是同样的电池型号,标称容量(比如600mAh)也相同,实际测的初始容量不同:比如一个为660mAh,另一个是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好吗.

实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的东西,而减少了电极稳定用的东西,其结果就是循环使用几十次以后,容量高的电池迅速容量衰竭,而容量低的电池却依然坚挺.许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池.而用户使用半年以后待机时间却是差得一塌糊涂.

民用的那些AA镍氢电池(就是五号电池),一般是1400mAh,却也有标超高容量的(1600mAh),道理也是一样.

★提高容量的代价就是牺牲循环寿命,厂家不在电池材料的改性上下文章,是不可能真正"提高"电池容量的.镍氢电池与充电器的选购镍氢电池：

只推荐三种品牌：1三洋2次世代3超霸，(我觉得有三种选择就够了，毕竟电池不是用来体现个性的东西)

三洋电池的性能在全球领先，但价格较贵(2100的约20元/节)，次世代性能不错，但做工差了些，价格较低(2100的约15元/节)，超霸的性能一般，做工较好，寿命可能较次世代长，但价格偏高(一般超市都有卖的，大家可以自已看看)

容量：建议购买1800ah(目前市面上销售的充电电池大多为1800mah)或2100MAH的电池，其他容量小的对DC来说不太够用(DC是电老虎)，容量再大的价格可能要高很多，不划算。

充电器：

市面上充电器分快充和慢充，两种充电器各有优缺点，其中最主要的是充电效率与电池寿命之的矛盾，一般说来，慢充(指充电电流小于或等于电池标称容量的1/10的充电器)对电池损伤小，电池使用寿命长；快充充电效率高，但电池使用寿命短，同时价格较高(一般充电器的价格与充电速度成正比)。

但根据我的实际使用情况来看，慢充还有个优点就是电池充的饱满些，而用快充虽然充电截止电压相

同，但实际使用中总是要比用慢充充的电池少拍十几张照片。究竟买何种充电器要根据你的DC耗电情况，你的备用电池数，你的存储卡的大小，拍照的习惯甚至你的个性来决定。

这里要提醒大家的是，根据我的实际经验，决定我每次外出拍摄的时间长短的不是电池，而是我的存储卡的容量!---我用A60，一组电池(4节次世代2100)能把128M卡拍满还有多的，我没有笔记本计算机，所以相对于我的卡说，电池足够用了，同时也没必要多花买快充----对我来说8-10小时充满就够了。

但如果你是个急性子，或者是喜欢“扫射“的拍照方式，那就要买快充或多配几组电池了。

另外要说明的是：慢充因为较安全，所以在选购时可以不必要求很知名的品牌；但快充较危险，出于对你的人身、财产及电池安全的考虑，建议不要购买杂牌的!!

快充中最著名的就是三洋系列的了，从M53，54,55到M60，都很不错，其他如超霸的，次世代也可以，同时听说鹏辉的快充性价比也很高。

现在100分钟左右充満4节2100电池的充电器有不少，如三洋M60，超霸快速充电器，次世代白金四驱套装，鹏辉快充等，价格从250到60元，另外需要注意的是：一般快速充电器都有充电时间限制(保护)，所以能一次充满的电池容量是有限制的!不过可以二次充电的办法解决。

引自：蔫老虎交流区>>数码板块精华>镍氢电池与充电器的选购--淘尽天下

哪种电池属于绿色环保电池？绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制、开发的一类高性能、无污染电池。目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池以及正在研制、开发的锂或锂离子塑料蓄电池和燃料电池等都属于这一范畴。此外，目前已广泛应用并利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也可列入这一范畴。

金属氢化物镍蓄电池（Ni-MH）与镉镍蓄电池（Ni-Cd）有相同的工作电压（1.2V），但由于采用稀土合金或TiNi合金贮氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，不仅使这种新型电池成为一种绿色环保电池，而且使电池的比能量提高了近40％，达到60-80Wh/kg和210-240Wh/L。这种电池是90年代初逐步实现产业化，并且首先使用于手机电池。目前虽然它在手机上的主导地位逐步被锂离子电池取代，但是在欧美手机应用中，其市场占有率仍在50％左右。

锂离子蓄电池（Li-ion）系由可使锂离子嵌入及脱嵌的碳作负极，可逆嵌锂的金属氧化物作正极（LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4）和有机电解质构成，其工作电压为3.6V，因此一个锂离子电池相当于三个镉镍或金属氢化物镍电池。由此这种电池的比能量是可以超过100Wh/kg和280Wh/L，又大大超过了金属氢化物镍蓄电池的比能量。鉴于以上优点，自1993-2000年短短的几年中，其生产量和使用量以极高的速度增长。

碱性锌锰干电池（alkaline）较同尺寸普通干电池具有更高的容量，并具有大电流放电的能力。近年来已应用了无汞锌粉，因此使这种电池成为一种绿色电池，并成为原电池中的主流产品，目前碱性锌锰干电池仍然是BP机使用最多的电源。同时，世界各国也关注这种电池的可充性，美国一家公司已推出可充碱锰电池，产品应用缓慢增长中。这种电池保持了原电池的放电特性，而且能再充电使用几十次至几百次（深充放电循环寿命约25次）。锂塑料蓄电池（LIP）是金属锂为负极，导电聚合物作电解质的新型电池，其比能量已达到170Wh/kg和350Wh/L。锂离子塑料蓄电池则是将目前锂离子蓄电池中的有机电解液贮存于一种聚合物膜中，或是使用导电聚合物为电解质，使电池中无游离电解液。这种电池可以用铝塑料复合膜实现热压封装，具有重量轻、形状可任意改变，安全性更好的特点。燃料电池（FC）则是一种利用燃料（如氢气或含燃料）和氧化剂（如纯氧或空气中的氧）直接连续发电的装置，由于避开了卡诺循环的限制，这种发电装置不仅效率高（电化学反应转换效率可高达40％以上），且无污染气体排出，因此是未来的高效和清洁发电方式。国内外许多公司都在致力于发展适合手机、笔记本计算机的PEM燃料电池，一旦投入应用，其经济效益极大。

密封铅酸蓄电池是铅酸蓄电池的一种。以下新型绿色电池技术和相关产业发展尤为迅速。

1.贮氢材料及金属氢化物镍蓄电池-镍氢电池（Ni-MHRechargeableBattery）

2.锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子蓄电池

3.聚合物电解质锂蓄电池或锂离子蓄电池

4.锌空气电池和PEM燃料电池

除以上外，针对我国通信产业的高速增长，我国电池工业界正以极高的速度推动环保型无汞碱性锌锰原池及可充电电池和密封铅酸蓄电池的技术发展及扩大应用市场。

以上观点仅供参考！

镍氢电池组成与结构

如上所述，镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极)，负极活性物质为金属氢化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为6N氢氧化钾。由活性物质构成电极极片的工艺方式主要有饶结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式、嵌渗式等工艺方式，不同工艺制备的电极在容量、大电流放电性能上存在较大差异，一股依据使用条件的不同，采用不同的工艺构成电池。通讯等民用电池人多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成电池。常见的圆柱型镍氢电池组成与结构如图所示。一.镍氢电池原理二、组成与结构三、性能与技术要求

四、检测分选、组合与报表

五、装配与线路（略）

六、充电与充电器

七、八、质量检查与包装安全注意事项

镍金属氢化物电池是由贮氢合金负极，镍正极，氢氧化钾电解液以及隔板等组成的可充电电池，它与镍镉电池的本质区别只是在于负极材料的不问。这种电池的电压和镍镉电池完全相同，为12伏。它可以直接用在使用镍镉电池有器械件上。镍氢电池的设想在七十年代开始有人提及，大量的研究集中在九十年代，工业化生产从20世纪最后10年的初期开始。作为负极材料的贮氢合金是由A和B两种金属形成的合金，其中A金属(La，Ti，Zr等)可以大量吸进氢气，形成稳定的氢化物。而B金属(Ni,Co,Fe,Mn等)不能形成稳定的氢化物，但氢很容易在其中移动。也就是说，A金属控制着氢的吸藏量，而B金属控制着吸放氢气的可逆性。按照合金的晶体结构，贮氢合金可分为AB5型、AB2型、AB型、固溶体型等，其中主要使用稀土金属的是AB5型合金。AB5型贮氢合金主要由铜镧纟元素和镍组成，同时少量添加铝，锰，钴等。不是所有的贮氢合金都能作镍氢电池的负极材料。日本生产镍金属氢化物电池主要是用稀土金属和混合稀土金属作负极，生产的电池占全世界该种电池产最的90％以上，美国主要使用钛银基合金作负极，生产的电池约占全世界产量的5％，生产公司有奥芬尼克和杜拉塞乐等几个公司。镍氢电池性能与技术要求1．镍金属氢化物电池的优越性。Ni-MH电池具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可兔维护、使用安全等特点，被称为绿色电池。该种电池同镍锅电池相比，性能指针普遍高于镍镉电池；Ni-MH电池的比能量是镍镉电池的1.5—2倍。电流充放电时，无记忆效应、低温特性好、综合性能优于镍镉电池，同时镍镉电池废电池处理复杂，在能源紧张，环境污染严重的今天，Ni—MH电池显示出广阔的应用前景。因为极镍电极同镍镉电池完全一样，所以凡是能使用镍镉电池的电器都可以使用镍金属氢化电池；它无毒，利于环保且综合性能优于镍镉电池，它也不会象锂高子电池那样遇潮易爆炸。因此，近五年来生产发展速度远高于镍镉电池。

2，镍金属氢化物电池水平现状镍金属氢化物电池与镍镉电池相同点是电压一样。不同点是自放电率约高。其他各项性能指针有高有低，有些高于镍镉电池，有些低于锂离子电池。表1详细列出了日本镍金属氢化物电池的性能水平现状。

日本小型贮氢电池性能水平现状性能参数

镉／镍电池

镍金属氢化物电池

放电电压(V)

1.—1.0

1.2—1.0

重量比能量(WH/Kg)

50一60

60—80

体积比能量(WH/|)

140一180

240—300

价格($／次)

0.06

0.1

能量价格($／WH)

0.3

O.4

低温性能(-2O度，放电%)5O

5O

自放电(%／月)

15

20

快速充电(倍率C)

4

3—20

功率密度(W／I)

1OOO

1OOO

工作温度(摄氏度)

-4O—45

-40—45

使用寿命(年)

4—8

4一8

充电控制极限(V)

1.4

1.4

放电控制电压(V)

临界0.8

临界0.8一、镍氢电池原理

二、组成与结构

三、性能与技术要求

四、检测分选、组合与报表

五、装配与线路（略）

六、充电与充电器

七、八、质量检查与包装安全注意事项

（由于时间仓促，录入错误请及时指出，我们会立即更正，谢谢）镍氢电池检测分选、组合与报表电池的性能检测主要是依据电池在实际工作条件的需要求来定，其主要步骤如下:l、对新购置的电池(或自行研制的电池)，需在有关性能检测或化成设备上，对所有单体电池进行恒流充、放电三至五个循环，充、放电电流为02C，100%DOD(放电截止电位为10伏)，电池容量趋于稳定后，判断电池的额定容量。

2、将所有单体电池按摄相机从开机、工作、关机过程所有工况及充电器所进行的充电工况等所需电流，按步骤设定测试程序所需充放电电流。得到相应的电池充电放电曲线。如有可能还需测试电池低温、高温条件下(分别根据摄相机用户所在地冬天、夏天气温而定)的容量，必要时，测定电池的使用寿命或按国标测试。

3、将第2步骤测试所得所有单体电池的充放电曲线，在同一坐标系中进行比较。将电池充放电曲线最相近的电池按10个单体电池一组组合，并记录相应电池编号。

4、将组合后的电池，按要求装壳后，在12V测试量程上，再按第二步骤测试电池组相应的充放电曲线，判断电池组放电电压平台，以确定电池质量等级。

5、在第4步骤电池组中，接入相应过流保护器、热敏电阻及电压比较线路或芯片(单片机等)，或电池充电器；并根据以上步骤所测定电池性能状况，确定电池充放电控制方式。

6、电池组按第5步骤控制方式检测充放电性能，并检测电池组在短路、断路、长时间过充电、过放电等极端条件下，控制线路的保护的可靠性与安全性。

7、将合格品封壳、包装、再检测。

1、电池性能检测报表：检测室温：

电池编号额定容量1.2V以上电压平台％充由最高电压充电温升自放为电123...表2、电池成组方式：检测室温：电池组编号额定容量1.2V以上电压平台％充电最高电压充电温升自放电l23...一、镍氢电池原理

二、组成与结构

三、性能与技术要求

四、检测分选、组合与报表

五、装配与线路（略）

六、充电与充电器

七、八、质量检查与包装安全注意事项

（由于时间仓促，录入错误请及时指出，我们会立即更正，谢谢）镍氢电池和其他充电电池的对比可充电电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。目前使用的镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和锂离子(Li－Ion)电池都是碱性电池。

铅酸电池阀控式免维护铅酸电池的基本结构如图1所示。它由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等部分组成。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)。电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配制而成。电池槽中装入一定密度的电解液后，由于电化学反应，正、负极板间会产生约为2.1V的电动势。

新铅酸电池初次使用时，必须先充满电。如采用0.1C充电速率充电，大约需要55～75小时。蓄电池正常使用放完电后，应立即充电。通常采用的方法有：(1)分级定流充电法；(2)低压恒压充电法(带负载充电)；(3)快速充电法。快速充电的初充时间不超过5小时，正常充电时间可缩短到1小时左右。

镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其他电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就

又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80％电量后再充足电，该电池只能放出80％的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。

镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30％的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。圆柱形密封NiMH电池的结构如图2所示。

NiMH电池具有较好的低温放电特性，即使在－20℃环境温度下，采用大电流(以1C放电速率)放电，放出的电量也能达到标称容量的85％以上。但是，NiMH电池在高温(＋40℃以上)时，蓄电容量将下降5～10％。这种由于自放电(温度越高，自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的，几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V，与NiCd电池相同。

NiCd/NiMH电池的充电过程非常相似，都要求恒流充电。两者的差别主要在快速充电的终止检测方法上，以防止电池过充电。充电器对电池进行恒流充电，同时检测电池的电压和其他参数。当电池电压缓慢上升达到一个峰值，对NiMH电池快速充电终止，而NiCd电池则当电池电压第一次下降了一个－△V时终止快速充电。为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10℃时，应转入涓流充电方式。而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。

锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造如图3所示。用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构：(1)正温度系数组件(PTC)。当电池内的温度过高，PTC的阻值随之上升，会自动将阴极引线与阴极之间电路切断；(2)特殊材料的隔板。当电池内温度上升到一定数值时，隔板上微孔会自动溶解掉，从而使电池内的反应停止；(3)安全阀。当电池内部压力升高到一定数值时，安全阀将自动打开。锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电则会损坏电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C电流充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小，当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全机构，充电器也必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。随着新材料、新工艺的出现，更为先进耐用的可再充电电池也在不断出现。国外最新开发的固态聚合物(电解质)Li离子电池、Li金属电池，不仅解决了漏液问题，而且电池的容量更大，体积更小，更为安全可靠。它们必将成为极有潜力的新一代电池产品。

电池使用时有哪些注意事项？1.仔细阅读电池说明书,使用所推荐的电池;

2.检查电器及电池的接触件是否清洁,必要时用湿布擦干净,干燥后按正确极性方向装入;

3.无成人监护时,不要让儿童更换电池,小型电池如AAA应放在儿童不能拿到的地方。

4.不要将新，旧电池或不同型号电池混用

5.不要试图用加热，充电或其他方法使一次电池再生

6.不要将电池短路

7.不要加热电池或将电池丢入水中

8.不要拆卸