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为什么镍氢电池的成分较少,回收价值高,回收难度小

来源:宝鄂实业    2019-04-06 10:04    点击量:
虽然锂离子电池没有记忆效应,但充放电循环次数一般只有600次左右,而且在高电流快充快放以及过充过放的复杂使用环境中,电池寿命大幅下降。另外由于锂离子电池采用有机电解质溶液,低温下电阻迅速增大,0℃下性能已大大衰减,不能满足-10℃下正常使用要求。反观镍氢电池,由于采用碱性电解质水溶液,其工作温度可低至-40℃,因此在冬季,混合动力汽车的动力、经济等性能也没有明显变化。
 
镍氢电池的成分较少,回收价值高,回收难度小。
 
最后,由于镍氢电池不含剧毒物质,对环境更加友好。镍氢电池的主要成分为镍、稀土,回收价值高(有残余价值),回收难度小,基本可全部回收再利用,实现材料可持续发展,被称为是最具有环保效果的电池。
 
反观锂离子电池,回收难度就高得多。锂电池自身的化学活泼特性,是其回收的技术路线相当复杂,电池必须先进行预处理,包括放电、拆解、粉碎、分选。拆解之后的塑料和金属壳体可以回收,但代价高昂:因为残余电压仍然高达数百伏,并有一定危险性;电池壳体为了安全需要,封装为不可自拆卸的形式,打开颇费功夫;另外,锂电池正极材料也是五花八门,对回收用的酸碱溶液要求高。以目前的技术,锂电池回收无疑是一桩赔本的买卖。
 
除了上述这些,镍氢电池还有放电特性平稳,放电曲线平滑,发热量小等优势。因此,在电池技术未有重大突破之前,这种能量密度相对较低的镍氢电池,依旧是对电池电量要求不高的混合动力汽车的最佳拍档。
 
镍氢电池(柱式)是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。
 
由于化石燃料在人类大规模开发利用的情况下越来越少,近年来,氢能源的开发利用日益受到重视。镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。虽然镍氢电池确实是一种性能良好的蓄电池,但航天用镍氢电池是高压镍氢电池(氢压可达3.92MPa,即40kg/cm2),这样的高压力氢气贮存在薄壁容器内使用容易爆炸,而且镍氢电池还需要贵金属做催化剂,使它的成本变得很贵,这就很难为民用所接受,因此,国外自70年代开始探索民用的低压镍氢电池。镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。高压镍氢电池是20世纪70年代初由美国的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制。用镍氢电池代替镉镍电池并应用于各种卫星上的趋势已经形成。
 
镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。活性物质构成电极极片的工艺方式主要有烧结式、拉浆式、泡沫镍式、纤维镍式及嵌渗式等,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,一般根据使用条件不同的工艺生产电池。通讯等民用电池大多采用拉浆式负极、泡沫镍式正极构成镍氢电池。充放电化学反应如下:
 
正极:Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
 
负极:M+H2O+e-=MHab+OH-
 
总反应:Ni(OH)2+M=NiOOH+MH
 
注:氢合金(M),吸附氢(Hab),反应式从左到右的过程为充电过程,反应式从右到左的过程为放电过程。
 
充电时正极的Ni(OH)2和OH-反应生成NiOOH和H2O,同时释放出e-一起生成MH和OH-,总反应是Ni(OH)2和M生成NiOOH,储氢合金储氢;放电时与此相反,MHab释放H+,H+和OH-生成H2O和e-,NiOOH、H2O和e-重新生成Ni(OH)2和OH-。镍氢电池的标准电动势为1.319V。
 
镍氢电池的主要有6大特性:表现工作特性的充电特性与放电特性,表现储存特性的自放电特性与长期储存特性,表现综合的循环寿命特性与安全特性。它们都决定于镍氢电池的结构,表现于所处环境,显著特点是受温度与电流影响巨大。