镍氢动力电池第二章镍氢电池结构与工作课件.pptVIP

第二章 镍氢电池结构与工作原理 第一节 镍氢电池结构 方型镍氢电池的结构 方型电池的组成 正、负极柱 安全阀 电池盖、电池壳 绝缘垫 正、负电极 隔膜（袋） 极组构成 镍氢电池的防爆结构 采用可靠的保险装置，以防止电池由于极度的过充或过放电产生内压超高现象而发生危险。电池的保险装置，通常称为安全阀，一般安装在电池盖上，一般采用的结构是用镀镍钢帽将半球状橡胶球压向安全阀座出气孔的结构 第二节 镍氢电池工作原理 镍氢电池正极材料为氢氧化镍Ni（OH）2。现在一般采用球形氢氧化镍，它具有球形颗粒形态，有一定的粒度大小和分布范围，物料密度明显高于普通的Ni（OH）2，提高了放电容量。 负极活性物质为贮氢合金，或称金属氢化物。按照结构不同，可以分为AB5型、AB2型、A2B型等。 镍氢电池工作原理 工作原理（一） 工作原理（二） 工作原理（三） 过 充 电 过 放 电 反 应 过充电 正极： 4OH- → 2H2O + O2 + 4e- 负极： O2+2H2O+4e- → 4OH 4MH+O2 → 4M+2H2O 过放电 正极： H2O + e- → 1/2H2 + OH- 负极： 2M + H2 → 2MH MH+OH-→H2O+M+e- 镍氢电池的耐过充、过放性能设计 镍氢电池(组)过充电的危害 镍氢电池Q可逆= - 949J/Ah 镍镉电池Q可逆= 307J/Ah 在同样的充电条件下，镍氢电池的发热情况比镍镉电池要严重得多。过充量越大，产生的热量越多，电池温度也就越高。电池长期在高温环境下工作，循环寿命会迅速降低；高温下充电效率降低，反应效率的降低推动电池温度的进一步升高，最终可能会出现热失控，而出现安全问题。 * * 圆柱型电池一般由一片正极、一片负极和一片隔膜经卷绕装配而成，圆柱型电池的外壳一般为金属壳（镀镍钢壳），负极直接与电池壳接触，正极通过极耳焊接在上盖上面，形成与原电池外形同样的结构。 圆柱镍氢电池的结构 M + xNi(OH)2 MHx + xNiOOH 充电 放电 镍氢电池的工作原理： 镍氢电池以金属氢化物为负极活性材料，以Ni（OH）2为正极活性材料，以氢氧化钾水溶液为电解液。 充放电机理：充电时由于水的电化学反应生成氢原子，并立即扩散到合金中，形成金属氢化物（MH），实现负极贮氢；镍电极活性物质Ni（OH）2 释放出一个质子，转变为充电态的NiOOH。而放电时氢化物分解出的氢原子又在合金表面氧化为水，NiOOH吸收一个质子还原Ni（OH）2。 镍氢电池在充放电过程中的电化学反应如下： 正极反应 ： 充电 Ni(OH)2 + OHˉ ? NiOOH +H2O +eˉ 放电 负极反应： 充电 M + H2O + eˉ ? MH +OHˉ 放电 电池总反应： 充电 Ni(OH)2 + M ? NiOOH + MH 放电 从上面的方程式我们可以看出，在反应过程中，水参与正负极的反应，但在整个反应过程中，水是平衡的，没出现水的消耗，所以可以使电池实现免维护。 电池的密封设计是采用负极过量正极限制原理。在电池充电后期即过充时，正极上逸出氧气而负极不逸出氢气或少量逸氢。密封电池內的氧气扩散到负极表面按如下反应被复合： O2 + MH + eˉ → M + H2O 当电池处于过放电时，正极上逸出氢气,反应如下 ： H2O + eˉ → OHˉ + 1/2 H2 同时负极对应的反应如下：