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电池知识

什么是镍氢充电电池?镍氢充电电池的含义及使用范围介绍

来源:宝鄂实业    2019-05-05 18:21    点击量:

现在电池的种类很多,充电电池也非常的普遍。不知道大家听说过镍氢充电电池没有?下面我就为大家介绍一下这种电池吧。
    原来这种电池是用镍镉制成的,但是由于大量使用镍镉电池,其中的中的镉有毒,使废电池处理复杂,环境受到污染,因此它将逐渐被用储氢合金做成的镍氢充电电池所替代。这是一种过去应用不太广泛的电池,但是现已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备。而且还有更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油或者电动混合动力汽车上。人们利用镍氢电池可快速充放电过程来使用它,当汽车高速行驶时,发电机所发的电可储存在车载的镍氢电池中,当车低速行驶时,通常会比高速行驶状态消耗大量的汽油,因此为了节省汽油,此时可以利用车载的镍氢电池驱动电动机来代替内燃机工作。这样既保证了汽车正常行驶,又节省了大量的汽油。
    因此,混合动力车相对传统意义上的汽车具有更大的市场潜力,可以节省燃料和能源,世界各国都在加紧这方面的研究。当前研究开发的电动汽车动力电池种类非常多,主要包括铅酸电池、镍金属电池、锂离子蓄电池、高温钠电池、金属空气电池、超级电容、飞轮电池等等,其中燃料电池和太阳能电池具有比较好的发展空间。我相信不久在我国镍氢充电电池会有更大的市场,开发潜力也是非常巨大的。
1、材料。

(1)正极材料的热稳定性及其与电解液反应活性。
    大部分正极材料处于放电状态时具有良好的热稳定性,在充电状态时表现出热不稳定性。在没有与电解液接触时,充电态正极材料放热的原因主要由于晶型的转变,与有机电解液接触后,充电态正极与电解液反应,使电解液被氧化从而放出大量的热。
(2)负极材料的安全性。
    负极材料应该具有良好的化学稳定性,能够与电解质形成 SEI 膜并且不与电解液等发生反应,否则反应产生的大量热量可能会导致电池 爆炸。
(3)电解液的组成。
    电解液在电池内部正、负极之间承担传递电 荷的作用,要求导电率高,而且电解液的化学性质必须稳定,使储存 期间电解液与活性物质界面之间电化学反应速率最小,这样电池的 自放电容量损失就小。目前锂电池电解液中会含一定量的酸性物质 HF,正极材料有被溶解侵蚀的可能,正极材料溶解,电池的内阻会增 加,热稳定性差容易引发安全隐患。
(4)隔膜的选择。
    当电芯内温度接 近聚合物隔膜的熔点时,聚合物基体离子传导聚合物膜熔化,孔洞会 因此被阻塞,变成了无孔的绝缘层,电池内阻急速上升,通过电池的 电流受到限制;当温度继续升高至超过聚合物膜的熔点时,聚合物膜 进一步熔化,导致正负极直接相通,发生内部短路,最终引起电池爆 炸。所以,在隔膜的选择上应考虑隔膜的熔点、厚度、孔隙率等问题。

2、电池结构设计的合理性。

    锂离子电池通常采用在电池上设置 安全阀、热敏电阻、设计保护电路等对其进行安全保护。保护电路是 多种电子元器件组成的PCB 电路,控制电池充放电过程,防止电池过 充放,其中的各个元器件都存在失效的可能性,一旦保护电路失效, 电芯出现事故的几率就会大大增加。

3、制作工艺。

    制作工艺上有很多值得注意的细节,这些细节很容易造成安全隐患,譬如:极片毛刺、极粉脱落等会使刺穿隔膜导致内 部短路;电芯极耳过长与极片或与外壳接触造成短路;极耳压迫卷 芯,导致正负极短路,引起电芯发烫,严重时会导致爆炸;在制作过程 中正负极用料量不合适会造成析锂,刺破隔膜容易导致内部短路等。 同时,应避免使用二次电池,以免发生短路等安全事故。

一是过充电、过放电。

    过充电或者过放电容易导致锂离子电池中的正负极材料或电解液分 解释放出气体和热量,从而导致电池鼓胀,内压急剧升高,严重的话 甚至会冒烟起火发生爆炸;

二是外部短路。

    外部短路由于操作不当或 者保护线路板失效造成正负极短路,短路时电池放电电流很大,使电 芯发热,高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全损坏,造成电池内部短 路,因而产生爆炸;

三是过温。

    外部温度过高可能会导致金属外壳变 形、电芯内部隔膜熔化、正负极材料或电解液分解等,这些情况都容 易导致电芯短路。