镍氢电池动力电池讲义.ppt

【引入】
碱性电池包含的电池类型广泛，现阶段在电动车辆上应用最多的是镍氢电池。该种电池技术成熟、比功率大、无记忆效应，是产业化生产的混合动力电动汽车用动力电池的主体，也是至今量产的电动汽车中应用量最大的电池种类。
本章将重点介绍镍氢电池的结构、工作原理、充放电特性以及储氢合金的基本特性。
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镍氢电池动力电池
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本章学****目标



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镍氢电池动力电池
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镍氢电池动力电池
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学****目的
镍氢电池结构及储能原理
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镍镉电池结构及储能原理
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镍氢电池动力电池
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镍镉电池结构及储能原理
镍镉电池(Ni-Cd，Nickel—Cadmiun Battery)因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉而得名。
图4-1镍镉电池结构示意图
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镍氢电池动力电池
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镍镉蓄电池的正极材料为球形氢氧化镍，充电时为NiOOH,放电时为Ni(OH)2。负极材料为海绵状金属镉或氧化镉粉以及氧化铁粉，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，增加极板的容量。电解液通常为氢氧化纳或氢氧化钾溶液，为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量的氢量的氢氧化锂（大约每升电解液加15~20g）。
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镍氢电池动力电池
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正极充放电反应为
负极充放电反应为
电池总反应为
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镍氢电池动力电池
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(1)镍电极反应机理
镍电极充电时，首先是电极中Ni(OH)2颗粒表面的Ni2+失去电子成为Ni3+，电子通过正极中的导电网络和集流体向外电路转移；同时Ni(OH)2颗粒表面晶格OH－中的H+通过界面双电层进入溶液，与溶液中的OH－结合生成H2O。上述反应先是发生在Ni(OH)2颗粒的表面层，使得表面层中质子H+浓度降低，而颗粒内部仍保持较高浓度的H+。由于浓度梯度，H+从颗粒内部向表面层扩散。
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镍氢电池动力电池
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镍电极充电时，由于质子H+在NiOOH／Ni(OH)2，颗粒中扩散系数小，颗粒表面的质子浓度降低，在极限情况下会降低到零，这时表面层中的NiOOH几乎全部转化为NiO2。电极电势不断升高，反应如下:
由于电极电势的升高，导致溶液中的OH-被氧化，发生如下反应:
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镍氢电池动力电池
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因此,在充电过程中．镍电极上会有O2析出，但这并不表示充电过程已全部完成。通常情况下，在充电不久时镍电极就会开始析氧，这是镍电极的一个特点。在极限情况下,表面层中生成的NiO2并非以单独的结构存在于电极中，而是掺杂在NiOOH晶格中。NiO2不稳定，会发生分解，析出氧气。
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