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鎳鎘電池和鎳氫電池有什么區別嗎

鉅大LARGE  |  點擊量:6420次  |  2018年06月10日  

摘要
 充電電池與普通電池的不同之處:除兩者的端電壓不同外,還有兩個不同之處:第一,充電電池的內阻遠低于普通電池,如用數字萬用表測量一節5號普通電池的短路電流,其值一般都在3A以下,而測量一節5號鎳鎘或者鎳氫電池的短路電流,一般在4A以上,

    充電電池與普通電池的不同之處:除兩者的端電壓不同外,還有兩個不同之處:第一,充電電池的內阻遠低于普通電池,如用數字萬用表測量一節5號普通電池的短路電流,其值一般都在3A以下,而測量一節5號鎳鎘或者鎳氫電池的短路電流,一般在4A以上,正是由于這樣,我們在判斷真假鎳鎘、鎳氫充電電池時可以用數字表測量其瞬時短路電流來分辨。第二,鎳鎘、鎳氫充電電池與普通電池的放電特性不同,尤其是放電終止時的表現不同。普通電池在放電過程中,其端電壓是隨著放電量的增多而逐漸的由1.5V降低的,不存在端電壓突然變化的現象,而鎳鎘和鎳氫電池則不同,其在放電過程中端電壓幾乎不隨放電量的多少而改變,但一旦放電完畢。端電壓由1.2V左右降到1.0V左右,此時放電電流也成倍減小。在端電壓下降帶1.0V以下繼續放電稱為過放電,對電池有損害,影響壽命。


  我們目前所使用的充電電池中,一般按其化學成分的不同可分為四類,分別為鎳鎘電池(NiCd)、鎳氫電池(NiMH)、鉛酸電池(PbSO4)和鋰離子電池(Li+)。下面簡單介紹一下這四類充電電池:


 ?。ㄒ唬┿U酸電池:它是較早出現的一種充電電池,也就是平常用的汽車蓄電池。有普通鉛酸電池和閥拉式密封鉛酸電池兩類。前者由于使用不方便和對環境的污染較嚴重而逐漸被后者所取代。我們所使用的應急燈一般為此類電池,正常循環壽命為1000~1200次。


 ?。ǘ╂囨k電池:它也是較早出現的電池。即目前大家所普遍使用的隨身聽充電電池。單個電池的標稱電壓為1.25V,其容量(充電電池的容量用電流(mA)乘以小時(h)來表示。如果一電池的容量為500MA,則表示該電池以500MA的電流可以放電一小時)對于一般5號電池(AA型)在450~800MA之間,正常循環充電次數在500次以上,但如果使用不正確,會大大縮短其使用次數。鎳鎘電池存在一種被人們稱為“記憶效應”的現象。當人們對沒有放電完的鎳鎘電池充電時,電池會自動“記”住這一個沒有放電完全的點。下次充電達到這一點時,就會表現出與電池放電完畢相同的特征。這樣雖然電池還沒放電完全,但此時容量一樣降低了,這就是所謂的“記憶效應”,其實質是在電極中產生了樹狀結晶組織,這種“記憶效應”是鎳鎘電池所特有的。它會嚴重影響電池的容量,降低電池的使用時間,所以對鎳鎘在電池充電之前要對其進行徹底地放電,使其在放電完會后再充電,大家在使用此類電池時切勿反復對電池充電,市售的絕大部分廉價會自動充電的充電器充電電流很小,將電池充滿至少在15小時以內,且不備放電功能,對電池損壞較大。部分功能較好的充電器在確認能快速充電時,就進入預處理階段,在此階段,充電器對電池進行完全放電,使每節電池進行完全放電,使每節電池電壓降到1.0v左右,以消除鎳鎘電池的“記憶效應”。對鎳鎘電池進行預處理后,直接進入快速充電階段,快速充電結束后轉入涓流充電,所需時間一般為2-3小時。


 ?。ㄈ╂嚉潆姵兀核亲罱_發的新型充電電池,其各項性能與鎳鎘電池相似,但它的能量密度更高。一節5號鎳氫電池容量在1000mah到1300mah之間,另外,它不存在“記憶效應”,對環境也無污染,因此有人稱其為“綠色電池”,當然價錢比較高。


 ?。ㄋ模╀囯x子電池:它也是最近開發的電池,最大的優點是,能量密度更高,但其價格也很高,一般用于高擋的電子產品中,但在放電時不要超過放電電壓,而且也不可大于放電電流放電。


  為了正確地使用好各類充電電池,充分廷長電池的使用壽命,對電池進行正確的充電是非常關鍵的,如果充電方法不正確,將會大大縮短電池的使用壽命。


  可充電電池主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。目前使用的鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(Li-Ion)電池都是堿性電池。


  鉛酸電池閥控式免維護鉛酸電池的基本結構如圖1所示。它由正負極板、隔板、電解液、安全閥、氣塞、外殼等部分組成。正極板上的活性物質是二氧化鉛(PbO2),負極板上的活性物質為海綿狀純鉛(Pb)。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成。電池槽中裝入一定密度的電解液后,由于電化學反應,正、負極板間會產生約為2.1V的電動勢。


  新鉛酸電池初次使用時,必須先充滿電。如采用0.1C充電速率充電,大約需要55~75小時。蓄電池正常使用放完電后,應立即充電。通常采用的方法有:(1)分級定流充電法;(2)低壓恒壓充電法(帶負載充電);(3)快速充電法??焖俪潆姷某醭鋾r間不超過5小時,正常充電時間可縮短到1小時左右。


  鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質由氧化鎳粉和石墨粉組成,石墨不參加化學反應,其主要作用是增強導電性。負極板上的活性物質由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成,氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性,防止結塊,并增加極板的容量?;钚晕镔|分別包在穿孔鋼帶中,加壓成型后即成為電池的正負極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比,NiCd電池的自放電率(即電池不使用時失去電荷的速率)適中。NiCd電池在使用過程中,如果放電不完全就又充電,下次再放電時,就不能放出全部電量。比如,放出80%電量后再充足電,該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應。當然,幾次完整的放電/充電循環將使NiCd電池恢復正常工作。由于NiCd電池的記憶效應,若未完全放電,應在充電前將每節電池放電至1V以下。


  鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH,負極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。圓柱形密封NiMH電池的結構如圖2所示。


  鎳氫電池加速前進


  鎳氫電池(Ni-MHBatteries)作為早期的鎳鎘電池的替代產品,它是目前最環保的電池,不再使用有毒的鎘,可以消除重金屬元素對環境帶來的污染問題。鎳氫電池具有較大的能量密度比,這意味著可以在不為數碼設備增加額外重量的情況下,使用鎳氫電池能有效地延長設備的工作時間。鎳氫電池另一個優點是:大大減小了鎳鎘電池中存在的“記憶效應”,這使鎳氫電池可以更方便地使用。


  鎳氫電池何以取代最被人們看好的鋰電池?其實不無道理。首先,鎳氫電池從20世紀90年代就開始投放市場,經過市場檢驗的時期更長。其次鎳氫礦產資源充足;再次國內生產廠家眾多,僅廣東一地就有100多家做鎳氫電池的私人企業;第四,跟鋰電相比,鎳氫電池特點是安全性高,不容易爆炸。


  鎳氫電池是目前在HEV汽車領域中應用最為成熟的二次電池。但客觀來看,鎳氫電池也存在一些“掣肘”之處:提煉技術不夠成熟,成本過高。還有一大隱患是一旦大面積推廣,將來面臨回收的難題。從長期看,鎳氫電池將面對鋰離子電池的強力挑戰,但短期內,鎳氫電池在即將到來的新能源時代仍然前景看好。


  鋰電池未來之星


  自1991年商業化以來整個鋰離子電池產業發展很快,其中聚合物鋰離子電池在安全性、體積、質量、容量和放電性能方面均優于液態鋰離子電池,應用范圍更廣。


  在日前舉行的第5屆北京國際電動汽車清潔能源車展覽會上,記者采訪時發現,各大客車生產商帶來參展的純電動客車幾乎全部采用鋰電池。一汽客車采用鋰動力電池,中大青山純電動客車、山東沂星采取了磷酸鐵鋰電池,還有包括磷酸基鋰離子電子、磷酸亞鉄鋰在內的多種鋰電池得到了充分的展示。


  清華大學汽車工程研究院常務副院長宋健表示,目前全球99%的混合動力電池市場份額為鎳氫電池,鎳氫電池技術在國內的發展也比較成熟。但鎳的價格昂貴,鎳氫電池在生產成本上比鋰電池高出不少。與鎳氫電池相比,新一代鋰電池重量將減輕一半,蓄電容量則增加1倍以上,一次充電后行駛里程將大大提高。而且鎳氫電池的壽命在未來3到5年內將達到極限。從長遠來說,鋰電池將成為未來新能源汽車發展更值得倚重的動力源。


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