镍氢、镍镉电池基础知识培训

1、 镉镍与镍氢电池培训教材镉镍与镍氢电池培训教材1 1、前言：、前言： 镉镍与镍氢电池是当前使用范围最广泛的蓄电池之镉镍与镍氢电池是当前使用范围最广泛的蓄电池之一，它广泛用于便携式仪器、电动玩具、电开工具、小家一，它广泛用于便携式仪器、电动玩具、电开工具、小家电、电、 、电脑等用电器具中。、电脑等用电器具中。 此类电池可以用充电的方法使容量恢复，和一次电此类电池可以用充电的方法使容量恢复，和一次电池如干电池等相比，其平均使用本钱要低的多。池如干电池等相比，其平均使用本钱要低的多。 可充电电池能量密度可充电电池能量密度二、关于电池的一些根底知识：二、关于电池的一些根底知识： 1、什么叫化学电源？、

2、什么叫化学电源？ 答：化学电源是化学能转变成电能，电能转答：化学电源是化学能转变成电能，电能转变成化学能，两者互相转换的一种装置。这种装置称变成化学能，两者互相转换的一种装置。这种装置称为化学电源蓄电池。为化学电源蓄电池。 2、化学电源分为几类？、化学电源分为几类？ 答：化学电源分为三类：答：化学电源分为三类： A、一次电池，如锌锰干电池、碱锰电池。、一次电池，如锌锰干电池、碱锰电池。 B、二次电池，如镍氢电池、镉镍电池、铁镍、二次电池，如镍氢电池、镉镍电池、铁镍电池、铅酸蓄电池、锌银电池等。电池、铅酸蓄电池、锌银电池等。 C、燃料电池。、燃料电池。 3、什么叫一次电池？、什么叫一次电池？ 答

3、：在连续或间断放电后，不能用再充电的方法使答：在连续或间断放电后，不能用再充电的方法使其恢复到初始状态，只供一次性使用的电池，如锌锰其恢复到初始状态，只供一次性使用的电池，如锌锰干电池、碱锰电池。干电池、碱锰电池。4、什么叫二次电池？、什么叫二次电池？ 答：二次电池称为蓄电池，可反复充电与放电循答：二次电池称为蓄电池，可反复充电与放电循环的电池。充电时，电能转变为化学能贮存起业。放环的电池。充电时，电能转变为化学能贮存起业。放电时，化学能转变为电能释放出来。电时，化学能转变为电能释放出来。 1.1应用表：应用表： 5、什么叫燃料电池？ 答：燃料电池正、负极上的物质不是贮存在电池内部，而是由外部

4、连续不断的注入电池内，并及时排除的这种电池称为燃料电池。如氢-肼燃料电池。 6、什么是电化学？ 答：电化学是化学的一个重要部份，是研究电与化学关系和化学能同电能相互转化过程的反响现象。如电解质、界面和电极过程等。 7、什么叫电极？ 答：在电化学中的电极是指与离子导体如碱性蓄电池的电解液相接触的电子导体。是电流通过电解质传输的媒介，又是电化学反响进行的场所。蓄电池的电极通常是由活性物质和发泡镍、冲孔钢带、铜网、钢网等材料组成的正、负极。 8、什么叫电解液？ 答：电解液是一种能导电的液体，在蓄电池的正、负极之间起离子导电作用，因此，是产生蓄电池两极电位的媒介物质。一船用KOH水溶液或NaOH水溶液

5、。 9、什么叫蓄电池内阻？ 答：电流通过蓄电池时所遇到的阻力。它包括蓄电池内部的正、负极、隔膜、电解液、极耳等，所具有的欧姆内阻和电化学反响过程中的极化内阻。蓄电池内阻不是一个固定值，随着充电或放电过程而变化，是蓄电池的一个主要参数。蓄电池的内阻愈小，那么放电性能愈好。 10、化学电源与其它电源比较有什么优点？ 答：一般来说，与其它电源比较，化学电源的优点是：使用简单，性能可靠、能量转换率高，适应环境广等。 11、在化学电源中，化学能转变成电能的必要条件是什么？ 答：化学电源是一种能量转换装置。在实现化学能转变的过程中，必须具备两个必要条件： A、必须使化学反响失去电子的过程氧化过程和得到电子

6、的过程复原过程，分别在两个区域进行。 B：活性物质在进行氧化或复原反响过程中，其电子传递必须通过外电路。 12、何谓蓄电池充电？ 答：将电路输入给蓄电池的电能转变为化学能贮存起来的过程，叫充电。充电时，蓄电池的正、负极分别与充电电器的正、负极对应连接。 13、何谓蓄电池放电？ 答：蓄电池向外电路输出电能的过程叫放电。根据不同使用情况，蓄电池可用各种不同的放电率放电，即高倍率放电、中倍率放电、低倍率放电。就放电深度来说，又分为深放和浅放电。一般放出额定容量的80%以上的放电过程是深放电；放出额定容量的25%以下的放电过程是浅放电。 三、镍镉电池、镍氢电池的主要特点：三、镍镉电池、镍氢电池的主要特

7、点： 1、电压：、电压： V,V之间。不仅镍氢电池与镍镉电池之间可互换使用，而且与锌之间。不仅镍氢电池与镍镉电池之间可互换使用，而且与锌锰于电池之间也可互换使用。锰于电池之间也可互换使用。V,假设贮存时间过久假设贮存时间过久,也可降到也可降到1.0-1.1之间之间.V,V,V;这些电压都是负荷电压这些电压都是负荷电压,是带电流测量值是带电流测量值. 和通用干电池相比和通用干电池相比 在此类电池的放电电压很平稳在此类电池的放电电压很平稳,这对维持用电这对维持用电器具的稳定工作特别有利器具的稳定工作特别有利. 2、比能量：、比能量： Wh/Kg表示表示,其数量越大其数量越大,同样重量的电池贮存的能

8、量越多同样重量的电池贮存的能量越多,为完成一为完成一定能量输出任务所需要的重量就越轻如镍镉电池的能量比铅酸电池约高定能量输出任务所需要的重量就越轻如镍镉电池的能量比铅酸电池约高30%,镍氢电池又比镍镉电池约高镍氢电池又比镍镉电池约高30%. 3、循环寿命长、循环寿命长: 在在60%充放电深度下一般镍氢电池和镉镍电池寿命可到达充放电深度下一般镍氢电池和镉镍电池寿命可到达500次次循环，比普通的铅酸电池要长的多铅酸电池一般为循环，比普通的铅酸电池要长的多铅酸电池一般为100-150次循环；次循环；镍镉电池的使用寿命可长达镍镉电池的使用寿命可长达2-3年，甚至年，甚至10年以上。年以上。 4、可大电

9、流充放电：、可大电流充放电： 此类电池极板和隔膜都很薄，内阻很低，适合大电流放电，有此类电池极板和隔膜都很薄，内阻很低，适合大电流放电，有很大的输出功率，这对于某此只要求短时间工作的设备讲，有很大的意很大的输出功率，这对于某此只要求短时间工作的设备讲，有很大的意义。特殊设计的义。特殊设计的 动力电池超高倍率型可用动力电池超高倍率型可用10-30C以上的大电流放电，容量下降很以上的大电流放电，容量下降很少。少。 5、耐过充放电能力强，使用维护简单：、耐过充放电能力强，使用维护简单： 此类电池可承受较长时间和较大电流的过充电而不被损坏。与铅酸此类电池可承受较长时间和较大电流的过充电而不被损坏。与铅

10、酸电池相比，其耐过充过放的能力好的多。因此，使用中的条件不很电池相比，其耐过充过放的能力好的多。因此，使用中的条件不很严格；当然，深度过放电和大电流过充电对电池的是有害的。严格；当然，深度过放电和大电流过充电对电池的是有害的。6、易于做密封电池、易于做密封电池 此类电池在正常充电和贮存时不析出氢气，充电时生成氧气可通过此类电池在正常充电和贮存时不析出氢气，充电时生成氧气可通过内氧循环消除掉，不致引起过高的压力。因此，可做成密封电池。内氧循环消除掉，不致引起过高的压力。因此，可做成密封电池。镍镉电池是人造卫星上的主要电源。镍镉电池是人造卫星上的主要电源。7、记忆效应、记忆效应 镍镉电池假设一直以

11、很低的放电深度充放循环，时间久了，放电容镍镉电池假设一直以很低的放电深度充放循环，时间久了，放电容易超过原来常用的容量时，放电电压会出现突然下降的现象，这叫易超过原来常用的容量时，放电电压会出现突然下降的现象，这叫“记忆效应记忆效应。记忆效应产生的条件是浅放电循环；深度放电或循。记忆效应产生的条件是浅放电循环；深度放电或循环次数不多时不出现记忆效应；镍氢电池一般不会出现记忆效应。环次数不多时不出现记忆效应；镍氢电池一般不会出现记忆效应。 记忆效应的消除，用记忆效应的消除，用0。2CVC充放电，便可消除。充放电，便可消除。 8、自放电大、自放电大 镍镉电池自放电大，镍氢电池相应的更大一些。在镍镉

12、电池自放电大，镍氢电池相应的更大一些。在25贮存贮存28天，天，镍镉电池容量损失大约镍镉电池容量损失大约30%，镍氢电池损失，镍氢电池损失35%左右。但经充电后可左右。但经充电后可完全恢复。完全恢复。 四、充电四、充电 蓄电池维护的主要工作是充电；充电好坏不仅关系蓄电池维护的主要工作是充电；充电好坏不仅关系到电池放出容量的上下，还严重影响到电池的使用寿到电池放出容量的上下，还严重影响到电池的使用寿命。所以，一定要注意正确的充电方法及充电控制方命。所以，一定要注意正确的充电方法及充电控制方式。式。 蓄电池有关使用和维护资料中提到的蓄电池有关使用和维护资料中提到的“小时率和小时率和“倍率是什么意思

13、倍率是什么意思? “小时率和小时率和“倍率能常是指放电或充电电流的倍率能常是指放电或充电电流的大小大小.当放电电流大于或等于额定容量的数值时当放电电流大于或等于额定容量的数值时,即额即额定容量在定容量在1小时内放完电小时内放完电,该放电电流值用该放电电流值用“倍率表倍率表示示;如假设放电电流小于额定容量数值时如假设放电电流小于额定容量数值时,即额定容量即额定容量在大于在大于1小时内放完电小时内放完电,该放电电流值用该放电电流值用“小时率小时率“C“倍率或倍率或“放电率在放电率在C前加系数表示前加系数表示.例例如如:2倍率倍率,即即2C,C,其放电电流值为额定容量值的其放电电流值为额定容量值的1

14、/2,而而额定容量约额定容量约2小时放完电小时放完电. 1、常用的充电方式有以下几种：、常用的充电方式有以下几种： 1.1标准充电标准充电:C的电流充的电流充14-16小时小时.这是最常用的充电方法这是最常用的充电方法,一般检验一般检验电池容量都以此种充电为标准电池容量都以此种充电为标准. 1.2中速充电中速充电:C的电流充的电流充6-7小时小时,这种方法可在较短的时间内完成充电这种方法可在较短的时间内完成充电.但不可充电太久但不可充电太久,充入的电量最多不可过充入的电量最多不可过140%的额定的额定的容量的容量,时间太长有引起电池漏液的危险时间太长有引起电池漏液的危险. . . 1.3 1.

15、3快速充电快速充电: :C C电流充电电流充电, ,在在70-15070-150分钟内充满分钟内充满. .这种充电速度快这种充电速度快, ,但是由于充电末期负极但是由于充电末期负极复合氧的速度小于正极生成氧的速度复合氧的速度小于正极生成氧的速度, ,快速充电时间必须用特殊的控制快速充电时间必须用特殊的控制方法方法, ,以防止过充或漏液以防止过充或漏液. . A A、- - VC-1CVC-1C充电时设置充电时设置- - V5-10mVV5-10mV。 B B、温度速度控制，一般取、温度速度控制，一般取T/ T/ t0.6-0.8C/mint0.6-0.8C/min。 C C、充电最高温度控制；

16、在电池组内加温度继电器，当到达设置的、充电最高温度控制；在电池组内加温度继电器，当到达设置的充电温度时，自动停止充电，这种控制方法简单，但受环境温充影响充电温度时，自动停止充电，这种控制方法简单，但受环境温充影响大。夏天时会充电缺乏，冬天太冷时有可能断不开。用温升速度控制大。夏天时会充电缺乏，冬天太冷时有可能断不开。用温升速度控制时，电池组内需参加温度敏感元件，如：用热敏电阻为温度指示器。时，电池组内需参加温度敏感元件，如：用热敏电阻为温度指示器。 1.4 1.4涓流充电涓流充电: : 用用1/30-1/20C1/30-1/20C的小电流充电的小电流充电, ,这只是为了补充自放电的损失这只是为

17、了补充自放电的损失, ,在电在电池充电后一直维持全充电的状态池充电后一直维持全充电的状态, ,用这么小的电流充电根本上不会增加用这么小的电流充电根本上不会增加容量容量; ;假设希望对电池长期充电时假设希望对电池长期充电时, ,充电电流必须设定在充电电流必须设定在1/30-1/20C1/30-1/20C的的范围内范围内; ;否那么否那么, ,对电池寿命有害对电池寿命有害. . 2 2、充电的环境条件：、充电的环境条件： 温度对充电影响很大，温度最恰当的时候是温度对充电影响很大，温度最恰当的时候是10-3010-30，温度过高，氧析出，温度过高，氧析出过电位下降，充电效率降低。除高温电池以外，在超

18、过过电位下降，充电效率降低。除高温电池以外，在超过45 45 的环境中很难把的环境中很难把电池充满电。最多只能充到电池充满电。最多只能充到50-60%50-60%的容量。而当温度很低时，充电效率高，的容量。而当温度很低时，充电效率高，但负极复合氧的速度下降，容易形成高压，造成漏液，在但负极复合氧的速度下降，容易形成高压，造成漏液，在0-10 0-10 之间不可用之间不可用快速充电，快速充电，0 0 以下用标准充电也很困难。最正确充电温度：以下用标准充电也很困难。最正确充电温度：20205 5 V V单体电池数量单体电池数量; ;电压太低有时会充电缺乏电压太低有时会充电缺乏. . 充电不宜用恒压

19、充电，因为电池内阻很低。恒压充电的的初始电流很大充电不宜用恒压充电，因为电池内阻很低。恒压充电的的初始电流很大, ,不但易损坏充电设备也对电池组有害不但易损坏充电设备也对电池组有害, ,假设想用恒压充电假设想用恒压充电, ,必须参加限流电阻必须参加限流电阻, ,并电流限定在前面规定的范围之内并电流限定在前面规定的范围之内. .3 3、不可并联充电：、不可并联充电： 由于电池的电压，内阻不尽相同，并联充电时各电池的电流分布会很大，由于电池的电压，内阻不尽相同，并联充电时各电池的电流分布会很大，会造成某些电池地充而别一些电池充缺乏的问题；假设必须并联充电时，各会造成某些电池地充而别一些电池充缺乏的

20、问题；假设必须并联充电时，各并联电池间必须加限流电阻调节，将电流限制在规定值内。并联电池间必须加限流电阻调节，将电流限制在规定值内。 五、不可过放电五、不可过放电 V V，3CV3CV，5CV5CV。不可将电压放至过低。放电到规定的终止电。不可将电压放至过低。放电到规定的终止电压以下称为过放电。过放电对电池危害很大。严重过放电时可压以下称为过放电。过放电对电池危害很大。严重过放电时可在电池正极析出氧气，难于在电池内消除镍氢电池尚可。在电池正极析出氧气，难于在电池内消除镍氢电池尚可。可引起内压上升，造成漏液。另外，严重过放电可破坏正极可引起内压上升，造成漏液。另外，严重过放电可破坏正极CoOOH

21、CoOOH导电机构，造成不可恢复的容量损失。导电机构，造成不可恢复的容量损失。 V, V,使容量大辐度下降使容量大辐度下降. .因此因此, ,希望用电器具在贮存及运输时希望用电器具在贮存及运输时最好将电池单独包装最好将电池单独包装. . 六、电池的分类六、电池的分类 根据不同使用特点，设计了不同类型的电池：根据不同使用特点，设计了不同类型的电池： A A、普通型：适用于一般应用，工作电流不超过、普通型：适用于一般应用，工作电流不超过2C2C，容量，容量高。高。 B B、动力型超高倍率型：内阻低，可用、动力型超高倍率型：内阻低，可用10C10C以上电流以上电流放电，容量较低，内阻很低。放电，容量

22、较低，内阻很低。 C C、高温电池：、高温电池： 用于用于4040以上环境中充电及用小电流长期充电，如用于以上环境中充电及用小电流长期充电，如用于应急灯，太阳灯等，高温下充电效率高。应急灯，太阳灯等，高温下充电效率高。 依据制做工艺不同，镍镉电池又分为泡沫式，烧结式及依据制做工艺不同，镍镉电池又分为泡沫式，烧结式及有极板盒式袋式、粘结式等多种类型。其中泡沫式电池开有极板盒式袋式、粘结式等多种类型。其中泡沫式电池开展很晚，但工艺简单、容量高、本钱低、开展最快。烧结式电展很晚，但工艺简单、容量高、本钱低、开展最快。烧结式电池内阻低、寿命长，但用镍量大，工艺复杂，本钱很高。除军池内阻低、寿命长，但用

23、镍量大，工艺复杂，本钱很高。除军用外，使用很少。有极板板盒式电池，本钱低、使用寿命长，用外，使用很少。有极板板盒式电池，本钱低、使用寿命长， 但内阻高。适用于大型电池和某些对本钱和寿命要求更重的场但内阻高。适用于大型电池和某些对本钱和寿命要求更重的场合，如矿灯应用。合，如矿灯应用。 镍镉和镍氢电池均可制成不同形状，如圆柱形，方形，扣式镍镉和镍氢电池均可制成不同形状，如圆柱形，方形，扣式等，也可做成全密封的或开口的，视使用场合而定。等，也可做成全密封的或开口的，视使用场合而定。七、电池的质量问题及预防：七、电池的质量问题及预防： A A、漏液、爬碱、漏液、爬碱 这是碱性电池的通病。由于内部压力较

24、高，排气时容易把这是碱性电池的通病。由于内部压力较高，排气时容易把碱液带出，尤其是在过充和过放条件下，容量出现漏液。预防碱液带出，尤其是在过充和过放条件下，容量出现漏液。预防方法是严格控制充电，勿用过大的电流充电，不要过充电。方法是严格控制充电，勿用过大的电流充电，不要过充电。 爬碱是在负极电位作用下，吸收空气中的水份，碱液沿金爬碱是在负极电位作用下，吸收空气中的水份，碱液沿金属外表自动爬延的现象。从现象上看，在电池外面出现变黑等。属外表自动爬延的现象。从现象上看，在电池外面出现变黑等。防止的方法一方面是在制造时用好的密封件，好的憎水强的密防止的方法一方面是在制造时用好的密封件，好的憎水强的密

25、封胶和良好的封口工艺。使用中不要接触高湿，因爬碱是吸收封胶和良好的封口工艺。使用中不要接触高湿，因爬碱是吸收空气中的水造成的，高温对爬碱有利；要防止过充，减小内部空气中的水造成的，高温对爬碱有利；要防止过充，减小内部压力。压力。 B B、内短路、内短路 表现为开路电压为表现为开路电压为0V0V，一般是制做缺陷，是隔膜被极板，一般是制做缺陷，是隔膜被极板的毛刺刺破或正极极耳与钢壳负极相连或壳的滚槽线与电池的的毛刺刺破或正极极耳与钢壳负极相连或壳的滚槽线与电池的正极板相碰引起的。但在使用过程的外短路，严重过放，大电正极板相碰引起的。但在使用过程的外短路，严重过放，大电流充电等使电池温升过高，造成隔收缩等，防止严重地充电。流充电等使电池温升过高，造成隔收缩等，防止严重地充电。 C C、高内阻、高内阻 充电时电压上升很快，放电很快放完。一般是制做缺陷，由于电解液缺乏，充电时电压上升很快，放电很快放完。一般是制做缺陷，由于电解液缺乏，极板断裂，焊接不良等原因造成。使用过程中的过充过放，容易引起排气，极板断裂，焊接不良等原因造成。使用过程中的过充过放，容易引起排气，损失水份，造成电也干涸。损失水份，造成电也干涸。 预防方法：组装前检测内阻，将高内阻的挑出。使用中防止过充、过放。预