镍氢动力电池第九章镍氢电池专题研究介绍.ppt

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1、第八章 专题介绍（二）第三节第三节 电池的低温性能电池的低温性能 镍氢电池低温性能差的原因分析镍氢电池低温性能差的原因分析 n贮氢合金自身性能的影响 n电池内部极化的影响 n电极反应控制步骤的影响 n提高MH-Ni电池的低温性能，一方面要提高H在合金内部的扩散系数，同时需考虑电解液中离子的迁移速度，这两个因素是对低温性能影响最大的因素。提高镍氢电池的低温性能，必须结合电池的制作和设计等方面，从多角度考虑，如原材料的选择、隔膜的选择、电解液成分和密度的确定以及电极结构设计、电池结构设计和电池组的设计等。n但有些因素是相互冲突的，如电极面积与孔率，在电池外形、容量确定的情况下，电极表面积大，电极就

2、要薄，孔率要低。电解液量也有个适量问题，过多会增大电池内压，而且其用量也与孔率等密切相关。同时，电池材料低温性能的提高，其他性能就要相对降低。n与常温和高温条件下的衰减不同，在低温条件下，放电容量的损耗不是由电池的性能衰减引起的，其容量变化具有可逆性。贮氢电极贮氢电极 n贮氢合金成分 n贮氢电极添加剂 n贮氢合金表面处理 镍电极与电解液n镍电极n镍电极受低温性能的影响较小，国内外对其研究和报道也就比较少，一般集中在物质的搀杂、混合电极等对镍电极质子扩散情况的改善上。n 电解液n随着温度的降低，电解液粘度增加，导致电解液中离子扩散速度降低，内阻升高，蓄电池电化学反应速度放慢，电解液也很难渗入极板

3、内层，造成蓄电池放电时极板内层活性物质不能充分利用，实际输出容量减小。在低温条件下，适宜采用在低温下导电率最大、凝固点最低的电解液。对于常用的KOH、NaOH、LiOH来说，由于KOH溶液在低温下导电率较大，凝固点比含NaOH的电解业低，一般采用KOH和LiOH组成的电解液，但并不是浓度越高越好，密度在1.301.36g/cm3最好。电池电池 n电极结构 n电池结构 n电池模块/电池包设计 第四节第四节 电池的一致性电池的一致性 n电池及电池组设计原因引起的一致性电池及电池组设计原因引起的一致性 n电池及电池组的设计对电池组使用一致性有较大的影响。例如单体电池的装配松紧度、电极填充量、填充密度

4、，电解液添加量等要合理，电极尺寸、电池比例要合理，引流结构需满足使用要求等。电池的性能设计应与使用要求相匹配，否则会影响电池组寿命或提高无为的成本。n初期性能的一致性初期性能的一致性n如何保证初期性能的一致性 使用过程中的一致性使用过程中的一致性 n使用环境的一致性 n原材料的差异 n安全阀开启压力的一致性 n物质的均匀性 n电池其他另部件 n电池生产过程中引起的一致性差异 n生产过程控制的一致性n杂质的影响管理与维护，电机匹配n管理问题n管理的重要性n管理的问题n维护n电池与驱动系统的匹配 n包括蓄电池与充电器之间的匹配；蓄电池组与电机的电压匹配；电池输出功率与车辆基本动力及加速度需求的匹配

5、等问题。任何一方面的匹配出现问题，不仅影响正常的应用，还会使电池的不一致性加大或电池间的差异提前出现，影响电池组的使用寿命。第五节第五节 自放电与荷电保持能力自放电与荷电保持能力 自放电与荷电保持能力是两个不同的概念。自放电是指当电池不与外电路连接时，由于电池内部自发进行化学反应而引起的化学能损失。荷电保持能力则是电池在规定的条件下开路搁置时保持荷电（剩余容量）的能力。荷电保持能力除了受自放电的影响，还受电池的间漏等因素的影响。电池的自放电是电池的内在因素引起的，从理论上讲，荷电态电池中的电极都处于热力学不稳定状态，不可避免的要发生自放电。但如果措施得当，可以将自放电减小到最低程度。电池组电池

6、组 n主要是组合的绝缘程度引起的间漏，尤其是目前作为电动车等电源的大型电池，多采用不锈钢电池壳，壳体与电池内部不能实现完全绝缘，导致电池壳带电，容易引起间漏。贮存环境的差异，如受潮等，也会引起间漏。电解液泄露也是引起电池组间漏放电的主要原因。在电池组的使用过程中，由于灰尘、潮气等的影响，电池组的绝缘性能受到影响，从而会造成一定程度的电流泄露，所以应对电池进行定期的维护和清理。单体电池单体电池 n电池制作工艺 n电池贮存的环境温度 n电池化成工艺 镍电极镍电极 n镍电极活性物质的自分解 n镍电极活性物质与H2的反应 n镍电极配方 贮氢电极贮氢电极 nH2的析出 n合金的腐蚀和氧化 n合金成分的影

7、响 n合金处理工艺 n贮氢电极表面处理 隔膜与电解液n隔膜n在MH/Ni电池中，使用的隔膜经历了聚酰胺和聚烯烃（聚丙烯）两种类型。聚酰胺结构中含有酰胺基团，易与水形成氢键，所以亲水性好，吸碱量大，但化学稳定性差，在循环过程中易降解，造成电池自放电严重，影响电池寿命。n电解液n电解液的组成及浓度，也是影响电池自放电的重要因素之一。一般情况下，电解液浓度上升，自放电有加大的趋势（15），在电池中的电解液加入适量氢氧化锂，可使自放电减小。三元电解液的自放电比二元电解液的自放电小，并且随着NaOH含量的增多，自放电速率降低（25）。通过在电解液中加入添加剂可以降低电池的自放电率。n电解液必须严格控制杂质，主要为Fe、Cu等离子的影响较大