深度解析鎳氫電池性能參數

鎳氫電池使用氫氧化鎳為正極活性物質(zhì)，貯氫合金作負極活性物質(zhì)，氫氧化鉀水溶液作電解液，為綠色環(huán)保型電池。鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量?jì)浔孺囨k電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長(cháng)，并且對環(huán)境無(wú)污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

氫鎳電池采取恒電流充電方式充電，根據電池對電流的接受能力可采用不同的電流對電池充電，充電過(guò)程中無(wú)需對電池單體的電壓進(jìn)行限制，同時(shí)，可以實(shí)現快速充電。鎳氫電池的設計源於鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應上，有極大的進(jìn)展。其主要的改變，在以?xún)浜辖鹑〈摌O原來(lái)使用之鎘，因此鎳氫電池說(shuō)是材料革新的典型代表。

①電壓=1.2V

②能量/重量=60-120Wh/kg（瓦特小時(shí)/千克）③能量/體積=140-300Wh/L（瓦特小時(shí)/升）即504-1188kJ/kg（千焦耳/千克）

④功率/重量=250-1000W/kg

⑤自放電率=一般為每月2-30%，見(jiàn)溫度而定，低自放電型號為每年10-30%

⑥充放電效率=66%

⑦充放電循環(huán)次數=500-1800次

優(yōu)點(diǎn)：

1.能量密度高，是鎳鎘電他的1.5倍；

2.電池電壓為1.2v-1.3v，與鎳鎘電池相當；

3.無(wú)記憶效應，循環(huán)壽命長(cháng)；

4.可大電流放電，承受過(guò)充電、過(guò)放電能力強；

5.無(wú)污染，綠色環(huán)保電池。

缺點(diǎn)：

1.價(jià)格高于鎳鎘電池，負極材料為稀土合金材料；

2.自放電速度大。

鎳氫電池正極和負極材料特性

鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬氫化物。

用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類(lèi)。最常見(jiàn)的是AB5一類(lèi)，A是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（Ti）；B則是鎳（Ni）、鉆（Co）、錳（Mn），（或者）還有鋁（Al）。而一些高容量電池的

“含多種成分”的電極則主要由AB2構成，這里的A則是鈦（Ti）或者釩（V），B則是錯（Zr）或鎳（Ni），再加上一些鉻（Cr）、鉆（Co）、鐵（Fe）和（或）錳（Mn）。所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。電池充電時(shí)，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會(huì )被釋放出來(lái)，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（H2），以保持電池內部的壓力和體積。當電池放電時(shí)，這些氫離子便會(huì )經(jīng)由相反的過(guò)程而回到原來(lái)的地方。

鎳氫電池正極基體：發(fā)泡鎳（約1.6--1.7mm厚），或沖孔鍍鎳鋼帶（0.06--0.08mm厚）

正極集流體：鎳帶（約0.1mm厚）

鎳氫電池負極基體：銅網(wǎng)、鋼網(wǎng)（約0.22~0.32mm厚）

負極物質(zhì)：MH+HPMC+SBR鋼帶（約0.04~0.08mm厚）

從狹義上講，儲氫材料是一種能與氫反應生成金屬氫化物的物質(zhì)；但是它與一般金屬氫化物有明顯的差異。即儲氫材料必須具備高度的反應可逆性，而且，此可逆循環(huán)的次數必須足夠多，循環(huán)次數超過(guò)5000次。

實(shí)際上，它必須是能夠在適當的溫度、壓力下大量可逆的吸收和釋放氫的材料。

目前，用于鎳氫電池負極儲氫材料的主要是金屬（或合金）儲氫材料，氫幾乎可以同周期表中的各種元素反應，生成各種氫化物或氫化合物。但并不是所有金屬氫化物都能做儲氫材料，只有那些能在溫和條件下大量可逆的吸收和釋放氫的金屬或合金氫化物才能做儲氫材料用。儲氫合金材料在鎳氫電池中有著(zhù)重要地位，因此研究?jì)洳牧蠈μ岣哝嚉潆姵匦阅苡兄?zhù)舉足輕重的作用。

對于理想的金屬儲氫材料應具備以下條件：

（1）合金貯氫容量高，不小于1wt%；

（2）吸放氫電催化活性好，

（3）在氫的陽(yáng)極氧化電位范圍內應具有較強的抗氧化能力；

（4）在強堿性電解質(zhì)溶液中，化學(xué)性質(zhì)相對穩定；

（5）反復充放電過(guò)程中，合金不易粉化；

（6）充放電效率高；

（7）循環(huán)使用壽命長(cháng)；

（8）具有良好的電和熱的傳導性；

（9）原材料成本低廉。