电池充电器的课程设计.docx
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电池充电器的课程设计
3V充电器的课程设计
序言
社会信息化进程的加快对电力、信息系统的安全稳定运行提出了更高的要求。
在人们的生产、生活中,各种电气、电子设备的应用也越来越广泛,与人们的工作、生活的关系日益密切,越来越多的工业生产、控制、信息等重要数据都要由电子信息系统来处理和存储。
而各种用电设备都离不开可靠的电源,如果在工作中间电源中断,人们的生产和生活都将受到不可估量的经济损失。
对于由交流供电的用电设备,为了避免出现上述不利情况,必须设计一种电源系统,它能不间断地为人们的生产和生活提供以安全和操作为目的可靠的备用电源。
为此,以安全和操作为目的的备用电源设备上都使用充电电池。
这样,即使电力网停电,也可利用由充电电池构成的安全和操作备用电源,从容地采用其他应急手段,避免重大损失的发生。
而对于采用充电电池供电的用电设备,从生产、信息、供电安全角度来说,充电电池在系统中处于及其重要的地位。
特别是镍氢电池具有良好的充放电性能,可随充随放、快充深放,无记忆效应,不含镉、铅、汞等有害物质,对环境无污染,被称为绿色电池。
基于这些特性,所以镍氢电池得到了迅速的发展和广泛的应用。
镍氢电池充电器是为镍氢充电电池补充能源的静止变流装置,其性能的优劣直接关系到整个用电系统的安全性和可靠性指标。
本论文从镍氢电池技术特性、充电技术、充电器电路结构、充电器典型电路和电池保护等方面,多角度地阐述了充电技术发展和应用。
由于时间仓促以及本人水平有限,论文中难免存在疏漏之处,敬请老师批评指正。
第1章绪论
1.1课题研究的背景
电池是一种化学电源,是通过能量转换而获得电能的器件。
二次电池是可多次反复使用的电池,它又称为可充电池或蓄电池。
当对二次电池充电时,电能转变为化学能,实现向负荷供电,伴随吸热过程。
对于二次电池,其性能参数很多,主要有以下4个指标:
①工作电压:
电池放电曲线上的平台电压。
②电池容量:
常用单位为安时(Ah)和毫安时(mAh)。
③工作温区:
电池正常放电的温度范围。
④电池正常工作的充、放电次数。
二次电池的性能可由电池特性曲线表示,这些特性曲线包括充电曲线、放电曲线、充放电循环曲线、温度曲线等。
二次电池的安全性可用特性的安全检测方式进行评估。
二次电池能够反复使用,符合经济使用原则。
对于市场上二次电池的种类,大致分为:
铅酸(LA)电池、镍镉(NiCd)电池、镍氢(NiMH)电池和锂离子(Li–ion)电池。
1.二次电池的性能比较
铅酸、镍镉、镍氢和锂离子电池的性能比较见表1-1。
表1-1铅酸、镍镉、镍氢和锂离子电池的性能比较
电池类型
工作电压(V)
重量比能量(Wh/kg)
体积比能量(Wh/L)
循环次数
记忆效应
自放电率(%/月)
铅酸电池
2.0
—
—
400~600
无
3
镍镉电池
1.2
50
150
400~500
有
15~30
镍氢电池
1.2
60~80
240~300
>500
无
25~35
锂离子电池
3.6
120~140
300
>1000
无
2~5
2.镍氢电池、镍镉电池与锂离子电池之间的差异
(1)重量方面
以每一个单元电池的电压来看,镍氢电池与镍镉电池都是1.2V,而锂离子电池为3.6V,锂离子电池的电压是镍氢、镍镉电池的3倍。
并且,同型电池的重量锂离子电池与镉镍电池几乎相等,而镍氢电池却比较重。
但锂离子电池因端电压为3.6V,在输出同电池的情况下,单个电池组合时数目可减少2/3从而使成型后的电池组重量和体积都减小。
(2)记忆效应
镍氢电池与镍镉电池不同,它没有记忆效应。
对于镍镉电池来说,定期的放电管理是必需的。
这种定期放电管理属于模糊状态下的被动管理,甚至是在镍镉电池荷电量不确切的情况下进行放电(每次放电或者使用几次后进行放电都因生产厂的不同有所差异),这种烦琐的放电管理在使用镍镉电池时是无法避免的。
相对而言,锂离子电池没有记忆效应,在使用时非常方便,完全不用考虑二次电池残余电压的多少,可直接进行充电,充电时间自然可以缩短。
记忆效应一般认为是长期不正确的充电导致的,它可以使电池早衰,使电池无法进行有效的充电,出现一充就满、一放就完的现象。
防止电池出现记忆效应的方法是,严格遵循“充足放光”的原则,即在充电前最好将电池内残余的电量放光,充电时要一次充足。
通常镍镉电池容易出现记忆效应,所以充电时要特别注意;镍氢电池理论上没有记忆效应,但使用中最好也遵循“充足放光”的原则,这也就是很多充电器提供放电附加功能的原因。
对于由于记忆效应而引起容量下降的电池,可以通过一次充足再一次性放光的方法反复数次,大部分电池都可以得到修复。
(3)自放电率
镍镉电池为15%~30%月,镍氢电池为25%~35%月,锂离子电池为2%~5%。
镍氢电池的自放电率最大,而锂离子电池的自放电率最小。
(4)充电方式
镍氢电池和镍镉电池最常用的简单充电方法是10%C恒流充电,又被称为“慢充”,即按照电池容量的10%确定充电电流。
虽然建议使用恒流充电,但要求并不严格,电流允许有较大的波动,所以按照此方法制作的充电器结构非常简单,一般只需要采用变压器为220V市电转换成适当低电压,采用整流二极管整流,电容器采用限流电阻限流并配以发光二极管等指示装置,成本较低。
“慢充”虽然比较简单,但是充一次电要等待10多个小时,为此,电池生产厂商也允许用户在急需时用30%C的电流给电池充电4~5h,称之为“快充”。
镍氢电池都无耐过充电特性。
因此,镍氢电池应采用定电流充电方式,在镍氢电池端电压达到要求值时应停止充电。
1.2镍氢电池的简述
镍氢电池的正极板材料为氢氧化镍(NiOOH),负极板材料为高能储氢合金,电解液通常用30%的KOH的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。
镍氢电池的外形有圆柱形和方形两种。
镍氢电池的正极与镍镉电池基本相同,由于负极采用了高能储氢合金材料,镍氢电池具有更大的能量。
因镍氢电池在电化学特性方面与镍镉电池也基本相同,所以镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造。
镍氢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,镍氢电池在高温(+40℃以上)时的蓄电容量将下降5%~10%。
这种由于自放电(温度越高,自放电速率越大)而引起的容量损失是可逆的,通过几次充放电循环就能恢复到最大容量。
镍氢电池的开路电压为1.2V,与镍镉电池相同。
镍氢电池的充电过程与镍镉电池非常相似,都要求恒流充电,两者的差别主要体现在快速充电的终止方法上。
1.镍氢电池的特点
单体镍氢电池的结构是密封圆柱形,标称电压为1.2V,它主要有以下特点:
(1)容量大NiMH电池的“储能密度”,以5号(AA型)可充电电池为例,至少在1000mAh以上,好的能达到1400mAh,在同等体积和重量的条件下,其容量是镍镉电池的2~3倍,而比传统型镍镉电池要多出1倍多。
(2)无“记忆效应”“记忆效应”是指电池在使用过程中,由于没有完全放电就进行充电,造成电池负极板上产生不正常的氧化物导致,它对电池电压有抑制作用,表现为电池充电很足,但放电时,电压骤减,致使电池使用寿命缩短。
镍氢电池无“记忆效应”,但在使用过程中,有自放电现象。
正常使用情况下,其电量的流失量为每天1%~3%,充满电的镍氢电池,放置几星期后再使用,就必须重新充电。
由于镍氢电池无“记忆效应”,所以在开始为它充电前不需做放电处理,可以随用随充,在任一点充电。
(3)耐过充电、过放电能力强镍氢电池充电、放电比较随便,即使过充电也不会造成电池永久性损伤,电池放电到0V以后再充电,仍然能够恢复镍氢电池的容量。
(4)无污染由于镍氢电池含镉成分极微,甚至不含镉成分,不会污染环境,所以镍氢电池也叫环保电池或“绿色电池”。
现有很多国家都投巨资兴建镍氢电池生产线。
(5)资源丰富镍氢电池所用的储氢合金是从稀土中提炼出来的,而我国是稀土资源大国,约占全球总储存量的80%,所以我国发展镍氢电池具有得天独厚的优势。
(6)寿命长镍氢电池以1C电流充电、放电循环使用寿命超过500次,以0.2C电流充、放电循环使用寿命超过1000次,从实际使用寿命看,以5号镍氢电池为例,采用1000mA电流充电,可累计重复使用1000h。
镍氢电池在使用过程中会出现如下问题:
(1)镍氢电池在充电后期会产生大量的氧气,负极MH电极的吸氧过程是放热过程。
在形成的高温环境下,将加速负极储氢合金氧化,失去部分储氢能力,并使电池内压增加。
容量越大、充电电流越大,问题越突出。
(2)镍氢电池充入容量会随着充放电循环周期增加而减少,电池内阻也随着增加,并且充电后期出现-△V的时间提前。
(3)对于长期备用的镍氢电池有必要提高电荷保持能力,减少自放电。
目前镍氢电池的自放电损失在25%左右(28天),国外有小于15%的报道。
充电技术是影响密封镍氢电池寿命和使用性能的最大原因,其中充电过程中的充电电流选定、内压力、温度三个方面问题对电池使用性能和使用寿命的影响最大。
充分研究镍氢电池的充放电特性,寻找有效的充电及电池智能化的管理途径,有助于延长镍氢电池的使用性能和使用寿命,提高相关设备的工作可靠性。
1.3课题研究的内容
1.3.1课题研究的意义
本课题研究的对象主要是镍氢电池的充电原理和充电控制。
镍氢电池的充电设备需要解决的问题有:
(1)能进行充电前处理,包括电池充电状态鉴定、预处理。
(2)解决充电时间长、充电效率低的问题。
(3)改善充电控制不合理,而造成过充、欠充等问题,提高电池的使用性能和使用寿命。
(4)增加自动化管理设置,减轻充电过程的劳动强度和劳动时间,从而使充电器具有更高的可靠性、更大的灵活性,且成本低。
本课题研究的意义在于:
(1)充分研究镍氢电池的充放电特性,寻找有效的充电及电池管理途径。
(2)使充电设备具有完善的自诊断功能和适时处理功能。
1.3.2课题研究的主要工作
本文主要研究镍氢电池的充电方法,在此基础上进行系统设计和电路设计,并通过实验结果对充电控制方法测试验证。
具体结构如下:
第一章绪论。
首先介绍了课题研究的背景,再介绍了镍氢电池的特点和在应用中存在的主要问题及课题研究的意义和主要工作,这是该论文的设计基础。
第二章镍氢电池的原理及充放电特性。
主要分析了镍氢电池的工作原理、电化学原理和充放电特性,讲述了影响镍氢电池性能的因素和镍氢电池充放电过程中的注意事项。
这些简单的介绍能更好的理解和掌握镍氢电池的基本概念。
第三章电池的充电方法与充电控制技术。
主要介绍了电池的充电方法和镍氢电池的快速充电终止控制方法,确保在充电控制过程中不过充、不损坏电池。
第四章镍氢电池充电器电路设计。
对MAX846A和MAX712两种控制芯片进行介绍和比较。
在此基础之上,对该电路的充电控制芯片进行选择、介绍与分析,设计出镍氢电池快速充电器电路,来实现对镍氢电池的充电。
第2章镍氢电池的工作原理及充放电特性
2.1镍氢电池的工作原理和电化学原理
2.1.1镍氢电池的工作原理
作为负极材料的储氢合金是由A和B两种金属形成的合金,其中A金属(La、Ti、Zr等)可以吸进大量氢气,形成稳定的氢化物;而B金属(Ni、Co、Fe、Mn等)不能形成稳定的氢化物,但氢很容易在其中移动。
A金属控制着氢的吸藏量,而B金属控制着吸放氢气的可逆性。
按照合金的晶体结构,储氢合金可分为AB5型、AB2型、AB型、A2B型以及固溶体型等,其中主要使用稀土金属的是AB5型合金。
AB5型储氢合金主要由镧系元素和镍组成,同时少量添加Al、Mn、Co等。
目前在镍氢电池中实际应用的主要是稀土系AB5型合金。
镍氢电池电极材料的主要技术要求有:
1)耐氧化性大,在浓碱电解液中化学稳定性好。
2)在较宽的温度范围内具有较大的电化学容量。
3)催化活性高,电极反应的可逆性好。
4)随着吸放氢循环产生的劣化少。
5)初期活化的次数少。
镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时)负极板的活性物质H2(放电时)和H2O(充电时),电解液采用30%的氢氧化钾水溶液。
2.1.2镍氢电池充放电时的电化学原理
镍氢电池正极是粘在基板上的NiOOH/Ni(OH)2,NiOOH是放电时的活性物质,Ni(OH)2是充电时的活性物质,两者在充放电循环中相互转化。
镍氢电池的负极是高能储氢合金,既是贮氢材料又是负极材料,负极活性物质是氢气。
在正负极之间有隔膜,共同组成镍氢单格电池。
电解液采用30%的氢氧化钾溶液,并添加少量氢氧化镍溶液。
在金属铂的催化作用下,完成充电和放电的可逆反应。
镍氢电池充电时的电化学反应为:
正极
负极
总反应
镍氢电池放电时的电化学反应为:
正极
负极
总反应
从化学反应方程式可以看出:
充电时镍氢电池的负极析出氢气并储存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H2O;放电时氢气在负极上被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。
镍氢电池过量充电时的电化学反应如下:
正极
负极
总反应
再化合
从镍氢电池过量充电时的电化学方程式可以看出,镍氢电池过量充电时,正极板析出氧气,负极板析出氢气。
由于有催化剂的氢电极面积大,而且氧气能够随时扩散到氢电极表面,因此,氢气和氧气能够很容易在电池内部再化合生成水,使容器内的气体压力保持不变,这种再化合的速率很快。
镍氢电池过量放电时的电化学应如下:
正极
负极
过放电时,正极上会发生电解反应也释放出氢气。
镍氢电池的反应与镍镉电池相似,只是负极充放电过程中生成物不同。
镍氢电池的电解液多采用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。
2.2镍氢电池的充放电特性
2.2.1镍氢电池的特性
(1)特性曲线
镍氢电池在不同充电速率下的充电特性曲线如图2-1所示。
图2-1镍氢电池在不同充电速率下的充电特性曲线
镍氢电池在不同温度下的1C放电特性曲线如图2-2所示。
图2-2镍氢电池在不同温度下的1C放电特性曲线
镍氢电池在室温下以不同速率放电时的特性曲线如图2-3所示。
图2-3镍氢电池在室温下以不同速率放电时的特性曲线
镍氢电池在不同储存温度下的保存电量特性曲线如图2-4所示。
图2-4镍氢电池在不同储存温度下的保存电量特性曲线
镍氢电池的循环寿命曲线如图2-5所示。
图2-5镍氢电池的循环寿命曲线
(2)镍氢电池的使用寿命
①循环寿命。
镍氢电池在正确的充电和放电情况下可以使用500次以上。
若镍氢电池在正确充电后的工作期间端电压明显下降,表明该镍氢电池已经超出使用寿命。
在镍氢电池寿命末期可能会出现内阻升高或内部短路现象。
镍氢电池在寿命末期充电将出现过热问题,采用的充电器应具有安全保护电路。
②长期使用的寿命。
由于镍氢电池是利用内部化学反应的化学电源,所以镍氢电池性能的衰减不但与使用情况有关,而且与长期储存过程有关。
通常,一只镍氢电池的在没有过充电或放电的正常使用情况下寿命应能持续两年(或可循环充放电500次)。
但是,考虑到在使用过程中充电、放电、温度和其它因素可能出现异常情况,因此会出现镍氢电池寿命缩短和性能衰减的现象。
(3)镍氢电池的储存
镍氢电池在储存时注意以下事项:
①短期储存。
镍氢电池应该储存在干燥、低温度、没有腐蚀性气体和温度在-20℃~45℃之间的地方。
当镍氢电池储存在高湿度、温度低于-20℃或高于45℃的地方时,其金属部件会被侵蚀,还会因内部有部件的膨胀和收缩导致碱液泄漏。
②长期储存。
长期储存会加速镍氢电池的自放电和降低反应活性,10℃~30℃的温度比较适合长期储存。
当在长期储存后对镍氢电池进行第一次充电时,由于镍氢电池内部反应活性的降低,会导致镍氢电池端电压偏高和容量减小。
为了使镍氢电池恢复原始容量,应对镍氢电池进行反复多次的小电流充电和放电。
当镍氢电池需要储存一年以上时,要保证至少每一年对镍氢电池进行一次充放电,这样可防止镍氢电池漏碱和因自放电而导致性能下降。
(4)镍氢电池使用中的禁止事项
①不要拆解镍氢镍氢电池,其内部的强碱性电解液会对皮肤和衣物产生腐蚀作用。
②不要镍氢电池短路,短路会损坏镍氢电池和产生过多热量而引起镍氢电池燃烧。
③镍氢电池不能接近火源,温度过高将引起镍氢电池爆裂。
使用镍氢电池供电的设备在水中使用时,需采取特殊的防水措施,否则镍氢电池将失效。
④不要在镍氢电池上直接焊接任何物品,因为焊接时可能会镍氢电池帽上的安全阀,从而时镍氢电池失去原有的安全性能。
⑤严禁对镍氢电池反极使用,否则会导致镍氢电池膨胀或爆裂。
⑥不要对镍氢电池反向充电或大电流过充电,这样会引起镍氢电池内部气体快速产生和气压升高,最终导致镍氢电池膨胀或爆裂。
⑦给镍氢电池充电的充电器应采用专用充电器,使用其他或改装的充电器给镍氢电池充电,将引起镍氢电池膨胀或爆裂。
⑧要避免镍氢电池安装在密封部件中。
在有些情况下,镍氢电池很有可能会释放出气体(氧气或氢气),这时镍氢电池就有可能会因有火花而引起爆炸的危险。
⑨不要把镍氢电池应用在不适合镍氢电池供电的设备上,因为不同的使用条件将损坏镍氢电池或用电设备。
⑩要防止镍氢电池在使用中短路。
在镍氢电池组设计过程中要设有防反极安装措施,同时要注意产品结构和与镍氢电池接触的端面不会使镍氢电池短路。
并且,避免新、旧电池混用,还应避免与不同类型的电池或其他品牌的镍氢电池混用,因为不同规格的镍氢电池具有不同的特性,混用会破坏镍氢电池本身的性能或用电设备。
2.2.2影响镍氢电池性能的因素
影响镍氢电池性能的因素有很多,包括正极板和负极板的基材、储氢合金的种类、活性物质的颗粒度、添加剂的类别和数量以及制作工艺、电解液、隔膜、化成工艺等。
1.正极添加CoO对电极性能的影响
将钴(Co)添加到Ni(OH)2电极中,主要目的是形成高导电性的CoOOH(在活化阶段的充电过程中被氧化成CoOOH),从而提高板极的导电性。
由于次反应不可逆,因此,添加Co对电极的容量并无影响。
在Ni(OH)2电极中添加Co能增加其质子导电性和电子导电性,从而提高正极活性物质的利用率,改善充放电性能和增大析氧过电位,从而降低充电电压,提高充电效率。
但是添加过量的Co不但会导致镍氢电池成本增加,还将降低放电电位。
在氢氧化镍电极中添加10%的Co(OH)2,可降低活性物质的扩散电阻和增加电极放电深度。
钴含量对Ni(OH)2电极质量比容量的影响见表2-1。
钴含量对Ni(OH)2电极体积比容量的影响见表2-2。
表2-1钴含量对Ni(OH)2电极质量比容量的影响
Co含量(%)
质量比容量(mAh/g)
0
247
1.5
261
3.5
283
5
289
7
295
表2-2钴含量对Ni(OH)2电极体积比容量的影响
Co含量(%)
体积比容量(mAh/mL)
0
480
1.5
493
5
526
7
523
不同添加剂对容电量的影响如下:
表面部分氧化的CoO显示出最好的活性,表面未经预氧化的CoO(即S-CoO)亦有相当活性,但由于其在空气中不稳定,与氧气接触时将发生深度氧化而使活性降低。
不同氧化度的影响如下:
随着表面氧化度的加深,CoO的活性逐渐降低,但在20%以前活性下降并不明显,氧化度超过20%时活性急剧下降。
这是由于表面高价态的Co3O4太多而影响到CoO在化成时的转变。
(1)添加量对正极利用率的影响
添加少量的表面未经预氧化的CoO即可获得较高的正极活性物质利用率,在5Wt%~10Wt%范围内可获得最佳的效果。
在加入量高于10Wt%后,镍氢电池的容量反而有所下降,这是由于添加量太高,减少了活性物质的填充量,所以镍氢电池的容量不可能提高,而且也将加大正极制作成本。
(2)钴加入量对镍氢电池大电流放电性能的影响
钴的加入对改善镍氢电池的大电流放电性能具有很好的效果,加入量越多,大电流放电性能越好,但加入量过多,成本也就升高的越多,而且镍氢电池的容量会下降,合适的比例为5Wt%~10Wt%。
钴在电活化期间,由于Co(OH)2的氧化电位比Ni(OH)2的氧化电位低,这将导致在Ni(OH)2转化为NiOOH之前便形成稳定的CoOOH,既大大降低了颗粒之间的接触电阻,也大大提高了颗粒与基体的导电性。
如果放电结束后电压不明显低于1.0V,则CoOOH不再参与镍氢电池后续反应,这样负极就获得了对应于提供的这一总电荷的预先充电。
如果随后放电使正极的可用容量已耗尽,但由于预先充电的缘故,负极仍然有放电储备,在一定程度上可以避免镍氢电池充电末期负极大量析氢,并保证氢气的复合效率。
钴添加剂虽然具有以上一些优点,但是对镍氢电池也有不利之处,如造成微短路而使自放电速率升高,其原因是:
正极中钴化合物溶解在浓碱中形成钴络化合物,它迁移到隔膜中后将隔膜分子氧化,本身还原成钴并沉积在隔膜上,同时钴络化合物还透过隔膜到达负极板,当负极充电时还原成钴并沉积下来。
沉积在隔膜上的钴积累到一定数量后就可以透过隔膜形成很细的“钴桥”,发生电子导电,最初造成微短路,以后发展成完全短路,从而是镍氢电池失效。
沉积在负极上的钴即使未生成“钴桥”,也可能由于负极表面沉积的钴呈尖端形,在充放电时发生尖端放电而导致微短路。
镍氢电池负极中锰的溶出也可导致微短路,而且锰的溶出会加速钴溶出和合金氧化。
这种微短路也正是镍氢电池自放电速率上升的一个重要的原因。
镍氢电池注液后快速封口及封口后立即充电,可减少微短路发生的可能性,即先行将钴转化为CoOOH。
2.电解液对镍氢电池性能的影响
电解液作为镍氢电池的重要组成部分,它的组成、浓度、数量的多少以及杂质的种类和数量都将对镍氢电池的性能产生至关重要的影响。
它直接影响镍氢电池的容量、内阻、循环寿命、内压等性能。
镍氢电池电解液一般采用约6mol/L的KOH水溶液,当然电解液中也有加入少量其他成分的,但对一些杂质的要求较高。
镍氢电池的正、负极只有在电解液中才能发生电化学反应,对于一只封口的成品镍氢电池来说,其中的空间是一定的。
若电解液太多,会造成封口气室空间变小,从而使镍氢电池在充放电过程中的内压上升。
另一方面,电解液太多会堵塞隔膜孔,阻止氧气的传导,不利于氧气迅速复合,也会使镍氢电池的内压上升并可能氧化极板,致使极板钝化容量下降。
极板不能完全浸渍到电解液中,从而使电化学反应不完全或者说极板的某些部分不能发生电化学反应,使得镍氢电池容量达不到设计要求,内阻变大,循环寿命变短。
通常电解液主要使用KOH水溶液而不是NaOH溶液,其主要原因是KOH的比电导较NaOH高,可在KOH水溶液中加入少量LiOH以提高镍氢电池的放电容量。
电解液中的杂质及LiOH对镍氢电池的性能也有一定的影响。
在长期充放电过程中,Ni(OH)2的颗粒会逐渐变粗,使充电困难,原因是温度过高,电解液浓度大以及有金属杂质存在。
当加入LiOH时,它能吸附在活性物质颗粒周围,防止颗粒增大,使其保持高度分散状态。
但加入的LiOH不宜过多,否则会影响电活化进程。
一般认为铁会降低析氧过电压,使镍氢电池的充电效率下降;碳酸盐会在电极表面生成薄膜,是镍氢电池内阻增大;硫化物会形成树枝状生成物,造成镍氢电池短路;而有机化合物却会增加自放电效应及发生副反应等。
因此,必须控制电解液中的杂质含量,还必须注意电解液的浓度以减少浓差电阻。
镍氢电池在储存和使用的过程中会出现内阻升高、放电容量降低以及充电效率降低等现象,其原因有以下几个方面:
1)添加剂Co在储存和使用过程中会往极板的深层扩散
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