简析镍氢电池的性能特点

镍氢电池的性能特点

Mh-ni电池具有能量密度高、无记忆效应、耐过充过放能力强、无污染等特点。它们被称为绿色电池。Mh-ni电池性能一般是指电池的物理性能和电气性能，包括充放电性能、温度特性、循环寿命、自放电特性。

1.mh-ni电池的充放电特性

(1)镍氢电池充电特性

h-wi电池的充电曲线与cd-ni电池的充电曲线相似，但基底镍电池在充电后期的充电电压低于c-vi电池(图1-5(a))。温度和充电速率对充电电压影响显著，温度高充电电压低(见图1-5(b))。充电速度快，充电电压高。

(a)mh-ni电池与cd-ni电池充电过程比较，充电电流:1C,20℃;

(b)不同温度下充电曲线，充电电流:0.3c;

(c)20℃不同充电电流的充电曲线;

(2)镍氢电池的放电特性

mh-ni电池的放电电压与cd-ni电池相似，但放电容量几乎是cd-ni电池的两倍。电池的放电容量和电压与放电速率、环境温度等工作条件有关。一般情况下，放电速率越高，放电容量和电压越低。如图1至图6所示。

mh-ni电池的设计能力是有限的正极和负极的产量过剩,以保证从氧化合物反应生成的负电极正极充电期间,消除氧气压力,实现电池密封,保证电池的安全。为了实现电池质量指数、标称容量指数，合理有效地利用电池内部空间，要使正负极具有一定的比容量，即质量比容量和体积比容量。关于AA电池，一般要求负极容量大于1500mAh，正极容量大于1050mAh。要实现这一指标，要负极储氢材料具有合理的组成、较高的能量和良好的组装工艺。

2.温度特性

不同环境温度下电池电压和充电能力曲线。可以看出，在不同的环境温度下，当充电容量接近公称容量的75%时，由于阳极板出现的氧气，电池电压升高。当充电容量达到额定容量的100%时，电池电压达到最大值。随后，由于电池的自热，电池电压降低。其原因是电池电压的温度系数为负。由于充电效率取决于温度，电池的放电容量在较高的温度下下降。

虽然放电倍增器相同，但放电电压不同(见图1-7(a))。随着放电倍增器的增大，温度对放电容量的影响越来越显著，尤其是在低温时放电容量降低。

3.自放电特性

mh-ni电池的自放电比cd-vi电池的自放电大。图1-8展示了mh-ni电池的自放电特性。造成电池自放电的因素很多，其中储氢合金成分、使用温度和电池组装技术是重要因素。温度越高，自放电越大。

储氢合金的氢平台压力大，吸收的氢容易从合金中逸出，导致电池自放电。因此，储氢合金的氢平台压力要求在10*~0.1mpa之间。

膜片选择不当，组装不合理，合金粉末在循环中的损失，微枝晶的形成会导致自放电，甚至导致电池短路。

氢镍电池自放电引起的容量损失是可逆的。长时间储存的氢镍电池，经过三次小电流充放电后，可恢复电池容量。

4.循环寿命

电池容量与mh-ni电池循环次数的关系。

在密封的mh-ni电池中，充放电周期的容量降低过程包括以下步骤:

在过充过程中，阳极析出的大部分氧与阴极合金吸收的氢发生反应。但合金粉末表面的一些氧与碱性溶液接触后，将稀土金属氧化为Ln(OH):(Ln稀土金属)。

在充放电过程中，在合金粉末表面形成Ln(OH);新增，会使合金吸收较少的氢。所以，电池中氢气的分压会逐渐新增气体的总内压。

当电池内部压力高于密封排气口的固定压力时，就会发生气体泄漏，

随着电解质数量的减少，内部阻抗增大，容量减小。因此，要提高电池的循环寿命，除了提高电极的性能外，还要改善电池的装配过程。