镍氢电池无记忆效应的快速充电技术及设计.PDFVIP

Fast Chargeable Technology and Design of Ni-MH Battery with No Memory Effect 史晓东 彭亦功 陆中成 （华东理工大学，上海 200237） 摘 要：镍氢电池作为电池家族中的重要一员，起着不可替代的作用。但是，由于镍氢电池充电时间 长，且有记忆效应，因而制约了镍氢电池的进一步发展。本文致力于研究一种新型的大电流充电方式 即正负脉冲充电方式的、无记忆镍氢电池，以消除镍氢电池由于快速充电而产生的电池极化问题和记 忆效应，延长镍电池的使用寿命，提高镍电池的使用效率。 关键词：镍氢电池 正负脉冲充电 记忆效应 LTC4011 Abstract: Ni-Hi Battery plays a un-substitute role as an important member. But its long re-chargeable time and memory effect restrict its further development. The paper tries to develop a kind of new chargeable way with larger current that is Ni-Hi Battery with no memory effect and positive/negative chargeable way to eliminate memory effect and battery polarization’s issues resulted by the fast chargeable way, prolong its use life and improve its use efficiency. Key word: Ni-Hi Battery Positive/Negative Memory effect LTC4011 0 引言 1 镍氢电池是 20 世纪 70 年代初由美国的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制成功的 。从它诞 生之日开始，镍氢电池的发展十分迅速，并逐渐成为使用最为广泛的电池品种之一。虽然目 前锂电池的发展和普及速度很快，并有取代镍氢电池的趋势，但是，由于镍氢电池成本低、 通用性强、对环境影响小（与锂电池相比），而且注重环保的国家都提倡使用镍氢电池，因 此，镍氢电池在很长一段时间内将会继续扮演重要角色。当然，镍氢电池本身也存在一些不 足之处，其中充电时间长和有记忆效应这两大因素阻碍了镍氢电池的发展速度。大量的研究 结果表明，使用大电流正负脉冲的充电方式可以很好地解决这两个问题。大电流充电使镍氢 电池的充电时间大大缩短；而且，正负脉冲充电可以消除大电流充电以及使用不当造成的记 忆效应，能最大限度地修复镍氢电池的性能。 1 镍氢（Ni-MH）电池脉冲充电原理 1.1 镍氢电池的工作方式及记忆效应产生的原因 Ni-MH 电池以金属氢化物为负极，氧化镍为正极，氢氧化钾溶液为电解液。镍氢电池化 学反应式如下： 放电 MH +NiOOH M +Ni (OH ) 2 充电 充电时，正极上的Ni(OH)2转变为NiOOH，水分子在贮氢合金负极M上放电，分解出氢原 子吸附在电极表面上形成吸附态MH ,再扩散到贮氢合金内部而被吸收形成氢化物MH 。在此， ad ab 扩散是镍氢电池充电过程的重要控制环节，可表示如下： M +H O +e →MH +OH − （1）