新能源汽车储能装置与管理系统课件：碱性动力电池

碱性动力电池了解镍镉电池结构及储能原理解镍氢电池结构及储能原理理解镍氢电池的工作特性掌握镍氢电池在电动汽车上的应用学习目标1镍镉电池2镍氢电池3碱性动力电池的应用

碱性蓄电池是以氢氧化钾(KOH)等碱性水溶液为电解液的二次电池的总称。镍镉电池碱性蓄电池锌银蓄电池铁镍蓄电池镍镉蓄电池镍镉电池因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉而得名。镍镉电池1.镍镉电池的结构与特点

镍镉电池结构主要由正极、负极、分离层、外壳、电解液等组成。电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金用氢氧化钾。作为电解质在正、负极之间有分离层，分离层是隔膜纸共同组成金属氢化物。镍单体电池在金属铂的催化作用下完成充电和放电的可逆反应，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金属外壳中。在方形电池中正、负极由隔膜纸分开后叠成层状密封在外壳中。镍镉电池镍镉电池2.镍镉蓄电池的工作原理正极材料氢氧化亚镍和石墨粉的混合物负极材料海绵状镉粉和氧化镉粉电解液氢氧化钠或氢氧化钾溶液（1）放电过程中的电化学反应负极反应负极上的镉失去两个电子后变成二价镉离子Cd2+，然后立即与溶液中的两个氢氧根离子OH-结合生成氢氧化镉Cd(OH)2，沉积到负极板上。负极反应：Cd+2OH-→Cd(OH)2+2e-正极反应正极板上的活性物质是氢氧化镍（NiOOH）晶体。镍为正三价离子（Ni3+），晶格中每两个镍离子可从外电路获得负极转移出的两个电子，生成两个二价离子2Ni2+。与此同时，溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板，与晶格上的两个氧负离子结合，生成两个氢氧根离子，然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起，与两个二价镍离子生成两个氢氧化亚镍晶体。正极反应：2e-+NiO2+2H2O→Ni(OH)2+2OH-将以上两式相加，即得镍镉蓄电池放电时的总反应：总反应：Cd+NiO2+2H2O→Cd(OH)2+Ni(OH)2镍镉电池（2）充电过程中的化学反应充电时，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。镍镉电池3.镍镉蓄电池的特性(1)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。

(2)容量和影响容量的主要因素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。(3)内阻电池的内阻主要由电解液的电阻决定(4)效率与寿命在正常使用的条件下，镍镉电池的容量效率为67%-75%，电能效率为55%~65%，循环寿命约为2000次。(5)记忆效应镍镉电池使用过程中，如果电量没有全部放完就开始充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。(6)环境污染镍镉电池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。镍氢电池1.镍氢电池的结构与特点2.镍氢电池的工作原理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氧化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为6N氢氧化钾镍氢电池同镍镉电池相比，镍氢电池具有以下显著优点：1)能量密度高，同尺寸电池，容量是镍镉电池的1．5～2倍。2)环境相容性好，无镉污染。3)可大电流快速充放电，充放电倍率高。4)无明显的记忆效应。5)低温性能好，耐过充放能力强。6)工作电压与镍镉电池相同，为1．2V。镍氢电池3.镍氢电池性能与技术要求（1）充电特性镍氢电池常用恒流充电的方式进行充电，在充电过程中电池所达到的最高电压是镍氢电池的一个重要特性。充电最高电压越低，说明电池在充电过程中的极化就越小，电池的充电效率就越高，电池的使用寿命就可能越长。镍氢电池4.镍氢电池特性（2）放电特性镍氢电池

（3）内压镍氢电池内压产生的基本原因是电池在充放电过程中，正极析出氧气，负极析出氢气，从而产生电池的内压。

（4）温度特性

由于电池中电极材料的活性和电解液的电迁移率等都与温度密切相关，环境温度对镍氢电池性能的影响非常关键。

（5）容量特性

电池的实际容量受到理论容量的限制，但与实际放电机制和应用工况密切相关。（6）自放电和储存性能

电池的自放电主要是由电极材料、制造工艺、储存条件等多方面因素决定的。

（7）循环寿命

镍氢电池的循环寿命受充放电湿度、温度和使用方法的影响。镍氢电池丰田第二代普锐斯镍氢蓄电池碱性动力电池的应用1.混合动力车方面本田Insight镍氢电池组碱性动力电池的应用虽然在重量上镍氢电池比锂离子电池重，但仍然有部分纯电池动力车使用镍氢电池，如本田飞度，福特Ranger、Vectrix等。

2.纯电池动力车方面碱性动力电池的应用3.怠速停止车用能量再生系统目前