二次电池及镍氢 中南大学冶金科学与工程学院.pptxVIP

二次电池及镍氢概述二次电池是可以反复充放电的电池,其中镍氢电池是一种常见且应用广泛的二次电池类型。镍氢电池具有能量密度高、环保、成本低等优点,被广泛应用于电子设备、电动工具、电动汽车等领域。本次演讲将介绍二次电池和镍氢电池的基本原理和特性。byJerryTurnersnull

二次电池的分类化学体系二次电池按照化学成分可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。每种电池特性各不相同，适用于不同的场合。功能特征二次电池还可以按照能量密度、功率密度、循环寿命等性能指标进行分类。不同应用场景对电池性能有不同要求。电压特点根据电池单节电压也可将其分为高电压型（如锂电池）和低电压型（如铅酸电池）。这决定了电池的应用领域。

镍氢电池的工作原理镍氢电池采用可充电的正极材料为氧化镍(NiOOH)，负极材料为金属氢化物(MH)。在放电过程中，氧化镍在电解质中释放出电子并还原为氢化镍(Ni(OH)2)，金属氢化物则被氧化释放出氢离子。在充电过程中，电能被用来将氢化镍氧化回到氧化镍状态，同时金属氢化物被还原。

镍氢电池的优缺点1优点镍氢电池具有长寿命、快速充电、能量密度高、环保无污染等优点。其安全性能良好,在过充、过放、短路等异常情况下也能保证安全运行。2缺点镍氢电池自放电速度较快,电池容量随使用次数的增加也会逐渐下降。成本相对较高,且在低温环境下性能有所下降。3适用场景镍氢电池适用于数码产品、电动工具、电动自行车等领域,在对电池安全性和耐久性有较高要求的场合也有广泛应用。

镍氢电池的应用领域镍氢电池广泛应用于移动电子设备、电动工具、电动自行车等领域。它们具有高能量密度、长使用寿命、安全性好等优点,能够满足这些产品对电池的需求。同时,镍氢电池还应用于混合动力汽车和电动汽车的动力系统,为绿色环保出行贡献力量。

镍氢电池的发展历程诞生于20世纪70年代镍氢电池最早由美国的StanOvshinsky于1970年代研发问世,为可充电电池技术带来了一次革新。应用于80年代产品随着电子产品的快速发展,镍氢电池在80年代迅速应用于手机、相机等消费类电子产品中。应用于电动汽车进入90年代,镍氢电池开始应用于电动汽车领域,成为当时电动车的主流动力电池之一。新能源电池发展进入21世纪,镍氢电池逐渐应用于太阳能、风能等新能源领域,成为可再生能源储能的重要选择。

镍氢电池的制造工艺镍氢电池的制造工艺包括正极片制备、负极片制备、电解液注入、电池组装等关键步骤。其中正极物料为镍氢化合物,负极为金属镍粉。电池壳体采用耐高温、耐腐蚀的材料制成。制造工艺需要精密控制温度、湿度、洁净度等参数,以确保电池性能和安全性。

镍氢电池的材料选择正极材料镍基正极材料是镍氢电池的核心组成部分。常用的正极材料包括氢氧化镍(Ni(OH)2)和镍钴铝复合氢氧化物(NCA)。这些材料具有高容量、良好的循环性能和安全性。负极材料镍氢电池的负极通常采用金属氢化物合金材料,如AB5型合金和AB2型合金。这些合金具有高的氢吸收/释放能力,为电池提供高容量和良好的充放电特性。隔膜材料镍氢电池使用聚酰胺或聚丙烯等高分子材料制作隔膜,以隔离正负极,防止内部短路。这些材料具有优良的机械强度、化学稳定性和离子传导性。电解质材料镍氢电池通常使用碱性电解质,如氢氧化钾(KOH)溶液。这种电解质具有高离子导电率,有利于电池的快速充放电。同时也要兼顾安全性和防漏性。

镍氢电池的充放电特性放电特性镍氢电池放电过程中具有平稳的放电曲线,放电电压相对稳定,电池容量随着放电深度的增加而逐步降低。充电特性镍氢电池充电时需要恒流恒压充电,过度充电会导致电池容量衰减和安全隐患。循环性能经过多次充放电循环,镍氢电池容量会逐步下降,需要定期维护和更换。

镍氢电池的安全性问题1电解液泄漏电解液泄漏可能会导致腐蚀和人体伤害2过充过放长时间过度充电或放电会降低电池寿命3热失控高温环境下电池可能发生热失控引发火灾镍氢电池由于其化学特性和结构设计,在使用和储存过程中存在一些安全隐患。主要包括电解液泄漏、过充过放和热失控等问题。这些安全问题需要通过优化电池材料、改善电池管理系统等措施来解决。

镍氢电池的环境影响1资源消耗镍和稀土等关键材料的开采与开发对环境有一定压力2污染排放制造过程中会排放一些重金属和化学物质3能耗问题镍氢电池生命周期的能耗可能较高尽管镍氢电池相比其他二次电池具有较好的环保性能,但其在资源消耗、生产排放以及能耗方面仍然存在一定的环境负担。我们需要继续优化生产工艺,降低资源消耗和排放,提高能量效率,以最大限度减轻镍氢电池对环境的影响。

镍氢电池的回收利用镍氢电池含有大量有价值的金属成分,如镍、钴、铜等,通过回收利用不仅可以减少有害物质对环境的污染,还能回收利用这些稀缺的金属资源。因此,镍氢电池的回收利用工作受到了广泛关注和重视