镍氢电池.docx

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镍氢电池

贮氢合金粉现在每个厂家都会有一两款高容量的合金粉,如三德的HT03,厦门钨业的ML-12,容量都达到了350毫安时/克,但是应该说高容量合金粉一般是以牺牲合金粉的寿命为代价的.低钴合金一般是用镍或铜代替钴,（也有人用相近的同族元素进行代替,但是基本上还是不成熟.）低估合金现在较为成熟的是钴6左右产品，当然如果电池要求不是很高，更低钴的市面上也有，现在也有推出无钴的配方。

（不好意思，我不想在这妄评各个厂家的产品性能）。

造成活化速度和容量差别大主要是因为合金粉的配方，合金由熔态冷却到铸态的速度也是一个重要的因素。

国内一般采用的是铸态法的冷却方式，只有一家采用了甩带法的冷却方式，一般说来铸态方式冷却速度慢，活化快，但是寿命要差点，甩带方式则相反，理论上说是甩带方式好于铸态方式。

晶形，和粒径主要是影响到上粉，或说是拉片，在合金粉直观的反映是松比和振实。

一般来说振实高的更有利于做高容量的电池（同样的面积，上粉重量多，面密度大，不会影响要松紧度）。

电池厂家最应该测的一个是克容量（电池设计需要用到），粒度组成（只要好上粉/拉片就行）。

其他性能也应该关注，如按设计做出来的电池过充性能，寿命，放电平台等！

中国氢镍电池产品国家标准及主要技术指标

目前我国执行的氢镍电池标准是GB/T15100-2003。

其等同采用IEC61436：

1998标准。

最近GB/T15100-2003已废止，下列与该标准有关的指标数据仅供参考：

（1） 20℃放电性能

表11  氢镍电池20℃放电性能

放电条件

最短持续放电时间

恒流放电率A

终止电压V

0.2It

1.0It

放电条件最短持续放电时间

恒流放电率A终止电压V

0.2It1.05h

1.0It0.942min

（2） 0℃放电性能

表12  0℃放电性能

放电条件最短持续放电时间

恒流放电率A终止电压V

0.2It1.04h

1.0It0.936min

（3） 循环寿命：

电池按规定循环进行充放电后，循环次数不少于500次。

（4）过充电

电池以0.1ItA充电48h，然后以0.2ItA放电，放电时间不少于5h。

（3） 安全装置动作：

电池以0.2ItA强制放电至终止电压0V，然后将放电电流提高到1ItA，强制放电60min，电池不应破裂或爆炸，但允许漏液和变形。

（6）贮存

电池按规定条件贮存后，放电时间不少于20℃放电时间的80%。

允许电池经5次充放电循环后达到容量要求。

（7）机械试验（碰撞试验）

电池应按照规定充电后，在环境温度为（20±5）℃的环境条件下，按下列条件进行碰撞试验：

峰值加速度（A）：

98m/s2

脉冲宽度（D）：

16ms

相应速度变化：

1.0m/s

碰撞次数：

1000±10

试验结束后，电池应当以0.2C5A恒流放电至1.0V，放电时间应当不少于5h。

退火（也叫均匀化热处理，均质退火处理，简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使金属内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』）。

对贮氢合金的影响；1.消除合金结构应力；2，减少组分偏析，使合金各个部分成分均匀；3，是倾斜的PCT曲线变平坦，降低合金平台压；4，提高吸氢量，5，提高循环寿命。

之所以退火就是因为合金在常规熔融冷却后，会产生应力、成分不均一等，影响贮氢合金吸放氢性能以及电化学性能。

超声波镍电池点焊原理与优点

焊接原理：

超声波金属焊接工艺是介于冷压焊和摩擦焊之间的一种工艺，其利用的是高频机械振动产生的高密度能量。

超声波金属焊接的焊头机械振动平行于工件表面。

焊接时，静压力通过焊头垂直作用在焊接表面上，同时叠加着高频振动的剪切力，当剪切力超过材料弹性极限时，工件接触表面部分地区开始发生滑移，这个剪切力在焊接过程中以每秒钟几万次的频率不断地改变方向，破碎并清除工件表面的污物，纯净金属表面开始呈多点状接触，随着高频振动的延续，纯净金属接触面积不断扩大，直到扩展为整个焊接区，与此同时在接触面上发生原子扩散，金属再结晶生成细晶粒组织结构并且呈现金属冷变形的特性。

焊接优点：

A、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。

B、焊接后导电、导热性好，电阻系数极低或近乎零。

C、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。

D、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。

E、焊接无火花，环保安全

酒精会使PTFE失去一定的作用，浆液变粗，最好不要混合使用。

。

。

。

。

甩带能够提高合金凝固速度，急速冷却能够让合金凝固后仍然保持熔融状态下的成分，达到高度均质化及1um左右的晶粒尺寸，同时合金主要以柱状晶组织组成，这种组织发达的合金制成电极后寿命长，耐腐蚀性能好。

这种合金经过低温热处理（低于常规热处理温度），pct曲线进一步平坦，寿命进一步提到。

但这种热处理要以不破坏晶粒结构和尺寸为前提。

但热处理并非对所有甩带合金都使用，看要进行那种方面的改进了。

甩带产品一般以长寿命为特征，放电容量与合金化学计量比相关。

加速寿命测试：

1C充电63min，1C放电，中间不停留。

要求300周大于80%（快速测试标准其实是很高的，一般型号的电池达到都有难度何况是高容量的。

）

三洋AA2150电池，0.2C实际容量2200毫安时，0.4C/1C寿命循环80次后容量直线衰减为1600毫安时,80到110次容量直线衰减为600毫安时。

短路测试不能代替过放测试，因短路测试时的电流是从很大衰减到0的，但过放测试电流要稳定，对电池的破坏作用是不同的。

2）高功率电池需要大电流的测试设备，放电电压可以设定得较低，有时需要能进行恒功率放电的测试设备。

什么是IEC标准？

IEC标准即国际电工委员会（InternationalElectricalCommission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。

其中关于镍镉电池的标准为IEC60285，关于镍氢电池的标准是IEC61436，锂离子电池的标准是IEC61960，一般电池行业依据的是SANYO或Panasonic公司的标准。

电池常用标准有哪些？

电池常用IEC标准有：

镍镉电池的标准为IEC602851999;

镍氢电池的标准为IEC614361998.1;

锂电池的标准为IEC619602000.11。

电池常用国家标准有：

镍镉电池的标准为GB/T11013_1996，GB/T18289_2000;

镍氢电池的标准为GB/T15100_1994，GB/T18288_2000;

锂电池的标准为GB/T10077_1998，YD/T998_1999，

GB/T18287_2000。

另外电池常用标准也有日本工业标准JISC关于电池的标准

及SANYO和PANASONIC公司制定的关于电池企业标准。

镍氢电池的电化学原理

镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液，镍氢电池充电时，正极发生反应如下：

Ni（OH）2–e-+OH-→NiOOH+H2O

负极反应：

MHn+ne-→M+n/2H2

放电时，正极：

NiOOH+H2O+e-→Ni（OH）2+OH-

负极：

M+n/2H2→MHn+ne-。

镍镉镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低（如低于-15℃），而在-20℃时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。

在低温充电低于0℃会增大电池内压并可能使安全阀开启。

为了有效充电，环境温度范围应在5-30℃之间，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升到45℃以上，高温下充电电池材料的性能会退化，电池的循环寿命也将大大缩短。

什么是短路？

对电池性能有何影响？

电池外两端连接在任何导体上都会造成外部短路。

电池类型不同，短路有可能带来不同程度的后果。

如：

电解液温度升，内部气压升高，等气压值如果超过电池盖帽耐压值，电池将漏液。

这种情况严重损坏电池。

如果安全阀失效，甚至会引起爆炸。

因此切勿将电池外部短路。

氢镍电池主要型号以及对照表

IEC标准

美国标准

国内

日本

欧洲

GB/T11013

GB7169

俗称

HR11/51

AAA

HR11/51

QNY**

7号

HR11/51

HR15/51

AA

HR15/51

QNY**

5号

HR15/51

HR26/50

C

HR26/50

QNY**

2号

HR26/50

HR33/62

D

HR33/62

QNY**

1号

HR33/62

注：

上表中**代表电池容量，它是以容量来区分电池型号的。

SC电池SC型号电池材质有镍镉和镍氢两种，额定容量（mAh）分别是SC1200、SC1300、SC1500、SC1700、SC1800、SC2000、HSC2200和HSC3000等

初级阶段电流越小越好，小到无法再小都可以，然后大一点电流充电，高温陈化，再分容

从电池性能考虑，化成初始电流小些好。

生产、市场还得从化成时间考虑，总的时间不能太长了；如果长，电流还得适当调整。

电池应该以什么样的方式充电是不是跟电池的容量相关

镍氢负极干法连续化浸胶工艺流程图

以下是我在某镍氢电池公司时所设计的负极干法连续化浸胶工艺流程图,该工艺可解决以下问题:

1,解决镍氢干法所生产负极片的柔韧性;

2,降低卷绕时负极的断片率;

3,成倍提高负极制片的生产效率;

4,降低负极生产的报废率.

1，该工艺只需要浸胶一次；

2，因为是先浸胶，再进行烘干，其次进行滚压，不会出现粘辊现象；

3,有关铜网负极，目前各个厂家的工艺各不一样，比如：

发泡网湿法负极，发泡网干法负极，冲孔钢带湿法负极，铜网负极，镀镍铁网负极，毛刺钢网负极等等

镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。

负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。

活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。

极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。

电解液通常用氢氧化钾溶液。

与其它电池相比，NiCd电池的自放电率（即电池不使用时失去电荷的速率）适中。

NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。

比如，放出80％电量后再充足电，该电池只能放出80％的电量。

这就是所谓的记忆效应。

当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。

由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。

镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。

电解液通常用30％的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。

隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。

NiMH电池有圆柱形和方形两种。

圆柱形密封NiMH电池的结构如图2所示。

NiMH电池具有较好的低温放电特性，即使在－20℃环境温度下，采用大电流（以1C放电速率）放电，放出的电量也能达到标称容量的85％以上。

但是，NiMH电池在高温（＋40℃以上）时，蓄电容量将下降5～10％。

这种由于自放电（温度越高，自放电率越大）而引起的容量损失是可逆的，几次充放电循环就能恢复到最大容量。

NiMH电池的开路电压为1.2V，与NiCd电池相同。

NiCd/NiMH电池的充电过程非常相似，都要求恒流充电。

两者的差别主要在快速充电的终止检测方法上，以防止电池过充电。

充电器对电池进行恒流充电，同时检测电池的电压和其它参数。

当电池电压缓慢上升达到一个峰值，对NiMH电池快速充电终止，而NiCd电池则当电池电压第一次下降了一个－△V时终止快速充电。

为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10℃时，应转入涓流充电方式。

而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。

锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造如图3所示。

用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。

为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构：

（1）正温度系数元件（PTC）。

当电池内的温度过高，PTC的阻值随之上升，会自动将阴极引线与阴极之间电路切断；

（2）特殊材料的隔板。

当电池内温度上升到一定数值时，隔板上微孔会自动溶解掉，从而使电池内的反应停止；（3）安全阀。

当电池内部压力升高到一定数值时，安全阀将自动打开。

锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。

单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。

充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电则会损坏电池。

锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。

采用1C电流充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小，当电池充足电后，进入涓流充电过程。

为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全机构，充电器也必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。

随着新材料、新工艺的出现，更为先进耐用的可再充电电池也在不断出现。

国外最新开发的固态聚合物（电解质）Li离子电池、Li金属电池，不仅解决了漏液问题，而且电池的容量更大，体积更小，更为安全可靠。

它们必将成为极有潜力的新一代电池产品。

简单方法：

制作电极，然后卷绕，画线之后拆解，找到对应的位置！

钢带正极容量差主要是活性物质导电性差引起的，应多加强导电性如选用好一些的石墨。

寿命主要是电池化成后活性物质脱落引起应在正极粘结剂上下功夫，可以加一些SBR胶。

导电性能好了活性物质也不脱了，再适当将极片表面积加大些内阻也就小了。