镍镉/镍氢电池的原理、充电方法及发展历程

镍镉/镍氢电池的原理、充电方法及发展历程

镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明出来，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致后来的镍铁电池无法继续使用。

镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明出来，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致后来的镍铁电池无法继续使用。

镍镉/镍氢电池的发展 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明出来，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命缩短，而镍铁电池的寿命也因此缩短。

1899年，镍首次用于开放式镍镉电池。

板，几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池也被发明了。

不幸的是，这些碱性电池的极板材料比当时其他电池的极板材料差。

价格要贵得多，所以它的实际应用受到了很大的限制。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，镍极板首次用于开放式镍镉电池。几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池被发明出来。遗憾的是，由于当时这些碱性电池的极板质量较差，

后来，镍镉电池又经过几次重要的改进，性能得到显著提高。

最重要的进步发生在 1932 年，当时科学家开始使用活性

他们将活性材料放入多孔镍板中，然后将其放入金

镍镉电池发展的另一个重要里程碑是密封镍

镉电池研制成功，这种电池中，化学反应产生的各种气体不需要排出。

密封镍镉电池的开发成功，使得镍镉电池的应用

续航里程大大增加。 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命不佳。

密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度高、体积小、重量轻。

它们重量轻、结构紧凑、免维护，广泛应用于工业和消费产品。

用途广泛。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命不佳。

随着航天技术的发展，人们对电源的要求越来越高。

这一时期，美国研制成功了功率高、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池。

1978年，该电池成功应用于导航卫星。

与镍镉电池相比，容量可提高一倍，且没有重金属镉带来的污染。

其工作电压与镍镉电池完全相同，使用寿命也大致相同，但

具有良好的过充、过放电性能，近年来镍氢电池在世界各国得到广泛应用。

镍氢电池刚问世的时候，必须使用高压容器。

为了储存氢气，后来人们利用金属氢化物来储存氢气，从而制成低压甚至

1992年，公司每月生产镍氢电池的能力达到200万只。

电池。目前，国内已有20多家单位开发、生产镍氢电池。

综合性能达到国际先进水平。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，

电池参数 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命不佳。

电池的五个主要参数是：电池容量、标称电压、内阻、放电

电池容量通常用Ah（安培小时）表示，1Ah为

电池中活性物质的数量决定了它在1A电流下1小时所能释放的能量。

电池中所含电荷的量，而电池中所含活性物质的量则由所用材料和体积决定。

因此一般电池尺寸越大，容量越高。

该参数为电池充电电流，电池充电电流通常用充电速率C来表示。

C是电池的额定容量。例如，如果1Ah电池以2A电流充电，

充电速率为2C；同样，当用2A电流对电池进行充电时，充电速率为

也就是4C。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板。几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明出来。可惜的是，由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致

电池刚出厂时，正负极之间的电位差称为电池的标称电压。

电压由极板材料的电极电位和内部电解质的浓度决定。

单元电池的输出电压随着使用时间和工作状态的变化而产生微小的变化。

电池的输出电压也与电池的剩余电量有关。

标称电压约为1.3V（但一般认为是1.25V），单节镍氢电池的标称电压

1.25V。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板。几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池被发明出来。可惜的是，由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致

电池的内阻由极板的电阻和离子流的阻抗决定。

在发生电池反应时，极板的电阻保持不变，但离子流的阻抗会随着电解质的浓度而变化。

镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明出来，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致后来的镍铁电池被淘汰。

当电池充满电时，极板上的活性物质已达到饱和。

即使对电池进行充电，电池的电压也不会再上升，此时的电压称为充电终止电压。

电池充电终止电压为1.75~1.8V，镍氢电池充电终止电压为

1.5V。镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，瓦尔德玛首次在开放式镍镉电池中使用镍极板。几乎与此同时，爱迪生发明了用于电动车的镍铁电池。可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命不佳。

表1-1 不同放电率下镍镉电池的放电终止电压 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，瓦尔德玛首次在敞开式镍镉电池中使用镍极板。几乎与此同时，爱迪生发明了用于电动汽车的镍铁电池。可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池不如过去的电池。

放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。

超过放电终止电压后，电池继续放电，电池两端的电压会迅速下降，形成深

这样，在正常充电时，极板上形成的产物就不容易回收。

放电终止电压与放电倍率有关。

放电终止电压与放电倍率的关系如表1-1所示。镍氢电池的放电终止电压为

一般规定为1V。 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池的耐用性不是很理想。

镍镉电池的工作原理 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍极板，几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池被发明出来，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致电池寿命缩短，电池寿命缩短，电池的 ...

镍镉蓄电池的正极材料是氢氧化镍和石墨粉的混合物，负极材料是

其原料为海绵状镉粉和氧化镉粉末，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

当环境温度较高时，请使用密度为1.17～1.19（15℃时）的氢气和氧气。

氯化钠溶液。环境温度较低时，密度为1.19-1.21（15℃时）

氢氧化钾溶液。当温度低于-15℃时，使用密度1.25~1.27（15℃时）

为了平衡低温性能和电荷保持能力，密封镍镉电池

使用密度为 1.40（15°C 时）的氢氧化钾溶液。

为了提高电池寿命和循环寿命，通常在电解液中添加少量的氢氧化锂（约

加入15~20g液体）。 镍镉、镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，开口式镍镉电池首次使用镍板，几乎与此同时，电动汽车用的镍铁电池被发明，可惜由于当时这些碱性电池的极板质量较差，导致

镍镉电池充电后，正极板上的活性物质变成氢氧化镍（NiOOH）。

负极板上的活性物质变成金属镉；镍镉电池放电后，正极板上的活性物质

负极板上的材料改为氢氧化镍，负极板上的活性物质改为氢氧化镉。 镍镉镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的原理及充电方法 镍镉/镍氢电池的发展 1899年，镍极板首次用于开放式镍镉电池。几乎与此同时，

当时爱迪生发明了用于电动车的镍铁电池，可惜这些碱性电池的极板都是锡和锡合金制成的。