任务三碱性动力电池及其应用：镍氢电池结构、原理与应用

任务三碱性动力电池及其应用：镍氢电池结构、原理与应用

任务3 碱性动力电池及其应用 【引言】碱性电池包括种类繁多的电池类型，目前在电动汽车上应用最广泛的是镍氢电池，该类电池技术成熟，比功率高，无记忆效应，是工业化混合动力汽车的主力动力电池，也是量产电动汽车中应用最广泛的一类电池。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。 本章学习目标 ◆1.掌握镍镉电池的储能结构及原理 2.掌握镍氢电池的储能结构及原理 3.掌握镍氢电池在电动汽车上的应用 1.碱性动力电池的储能原理及结构 2.碱性动力电池的性能及检测 3.碱性动力电池的应用 1.碱性动力电池的储能原理及结构 学习目标）镍镉电池的结构与储能原理 2）镍氢电池的结构与储能原理 镍镉电池的结构与储能原理 镍镉电池（Ni-Cd，Nicke|-）因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉而得名。正极引线 二次密封组件 绝缘密封负极 图4-1 镍镉电池结构示意图 负极引线 正极隔膜 镀镍铟壳（负极引线） 镍镉电池正极材料为球形氢氧化镍，充电时为NoOH，放电时为Ni(oH)2。负极材料为海绵状金属镉或氧化镉粉末和氧化铁粉末。氧化铁粉末的作用是使氧化镉粉末有较高的扩散率，增加极板的容量。电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。为了增加电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量氢氧化锂（每升电解液约加入15~20g）。

正极的充放电反应为放电NiOoH+ho+充电→Ni(OH)2+OH。负极的充放电反应为Cd+20H-2，B.电池的总反应为Cd++2H.O放电Cd(OH，+2NI(OH)充电 (1)镍电极反应机理镍电极充电时，电极中Ni(OH)2粒子表面的Ni2+首先失去电子变成Ni3+，电子通过正极中的导电网络和集流体转移到外电路；与此同时，Ni(OH)2粒子表面晶格OH-中的H+通过界面双电层进入溶液中与溶液中的OH结合生成H2O，上述反应首先发生在Ni(oH)2粒子表面层，导致表面层质子H+浓度降低，而粒子内部仍然保持较高的H+浓度，由于浓度梯度的作用，H+由粒子内部向表面层扩散。镍电极充电时，质子H+在NiOOH/Ni(OH)2粒子内扩散系数较小，粒子表面质子浓度减小，极端情况下会减小到零，此时表面层中NiOOH几乎全部转化为Nio2。电极电位继续升高，发生如下反应：NOOH+OH—NiO,+H2O+e◆由于电极电位升高，溶液中的OH被氧化，发生如下反应：4OH-4e-)O,+2HO