《镍氢电池基本知识》课件

镍氢电池基本知识镍氢电池是一种环保、高性能的电池技术广泛应用于电子设备、电动工具和电,动汽车等领域本课程将深入探讨镍氢电池的基本原理、特性和应用什么是镍氢电池？可充电电池环保性能好镍氢电池是一种可充电的电池与铅酸电池相比镍氢电池不含,,由镍作为正极材料氢化金属合有毒重金属是一种更加环保的,,金作为负极材料组成电池高能量密度镍氢电池的能量密度较高体积小重量轻适合用于便携式电子设备,,镍氢电池的历史发展年19011镍镉电池问世年19892日本宣布开发镍氢电池年19913第一代镍氢电池问世年20004镍氢电池技术不断改进镍氢电池的历史可以追溯到年镍镉电池的发明直到年日本宣布开发出第一代镍氢电池年第一代镍氢电池正式问世经过19011989,1991,多年的不断改进和优化镍氢电池技术日趋成熟广泛应用于各类电子产品和交通工具20,,镍氢电池的原理正负极结构充放电原理电压特性镍氢电池由正极和负极组成正极使用金属充电时负极上的氢离子与电子结合生成金镍氢电池在满电状态下电压约为在放,,

1.2V,氢化物负极使用镍氢化物这种组合能够实属氢化物正极上的氢离子与镍化合物结合电过程中保持相对恒定的电压直至电量耗,,,,现化学反应储存和释放电能生成放电时发生相反的化学反应尽时电压迅速下降NiOOH,释放电能镍氢电池的工作原理镍氢电池的工作原理基于氧化还原反应在放电过程中负极的金,属氢化物被氧化为金属释放出电子这些电子通过外部电路流向正,,极正极上的氧化镍被还原为金属镍同时吸收这些电子在充电,过程中这个过程被逆转电池被重新充满能量,,镍氢电池的优点高能量密度环境友好相比于铅酸电池镍氢电池具有更高的镍氢电池在使用和回收过程中不含有,能量密度能量输出更强大毒重金属环境影响较小,,安全可靠循环寿命长镍氢电池具有较高的安全性不易发生镍氢电池可重复充放电数千次循环寿,,爆炸、起火等危险事故命较长镍氢电池的缺点记忆效应自放电问题能量密度较低成本较高镍氢电池容易出现记忆效应镍氢电池具有较高的自放电速相比锂离子电池镍氢电池的镍氢电池的制造成本比较高,,,如果在未完全放电的情况下进率即使不使用也会缓慢放电能量密度较低这使其在某些这增加了其在某些领域的应用,,,行充电会导致电池容量逐渐需要定期充电维护应用场景下不太适用成本,降低影响使用寿命,镍氢电池的结构镍氢电池的基本结构包括正极、负极、隔膜和电解液正极是镍氢化合物负极,是金属氢化合物两极由绝缘的隔膜分开整个结构被电解液浸润这种结构可以,,有效地阻隔正负极之间的直接接触同时也便于电解质离子的迁移,正极材料镍氧化物金属氢化物镍氧化物是最常用的正极材料之金属氢化物具有高比容量和较好一，具有高能量密度和良好的循的安全性，如镍金属氢化物和钴环性能金属氢化物复合材料新型材料将镍氧化物与其他材料复合可以研究人员不断探索新型正极材料，改善电池性能，如镍氧化物铁氧如钴酸锂和磷酸铁锂，以提高电-化物复合材料池性能负极材料金属氢化物锂合金12镍氢电池的负极通常采用金属锂离子电池的负极材料多为锂氢化物材料如镍金属氢化物合金如锂镁合金这种材料,-,-这种材料具有高能量密度和良具有高比容量但密度较低,好的循环性能碳材料纳米材料34碳材料如石墨、炭黑等也可用采用纳米技术制备的负极材料,作负极材料它们成本低廉但如硅纳米线、钒酸锂纳米管等,,比容量较低可提高容量和循环性能隔膜材料多孔结构化学稳定性机械强度热稳定性隔膜材料具有高度多孔的结构隔膜材料要化学稳定能耐受电隔膜材料需要足够的机械强度良好的热稳定性可以提高电池,,,可以实现离子的快速传输解液和电化学环境的腐蚀以承受电池组装和使用过程中的安全性降低短路风险,的压力电解液电解质成分电解液濃度镍氢电池的电解液主要由碱性溶适度的电解液濃度可以確保電池液如氢氧化钾或氢氧化钠组成，性能濃度過高容易導致電池漏液,能够提供离子传导電解液添加物電解液的作用添加一些特殊的化學物質可以提電解液能夠促進電極反應提供離,高電池的安全性和循環壽命子傳導通道確保電池的正常工作,镍氢电池的充电过程充电电压⚡️充电状态监控镍氢电池需要的充电电压才能有效充电电压太低无法充满监控电池电压和温度变化是充电过程中的关键当电池达到满电时会自动

1.4-

1.6V电池，电压过高会导致电池损坏停止充电123充电电流合理的充电电流一般为电流过大会导致发热过快，电流过小

0.1-

0.5C会延长充电时间镍氢电池的放电过程放电过程1电池中的化学反应产生电流负极放电2负极金属氢化物释放电子正极放电3正极氧化物失去电子在放电过程中电池中的化学反应会产生电流负极上的金属氢化物会释放出电子正极的氧化物则会失去电子从而产生电子流动这种电,,,化学过程就是镍氢电池的放电原理镍氢电池的自放电现象自放电原因自放电速率影响因素应对措施镍氢电池在储存和使用过程中镍氢电池的自放电速率较高自放电速率受温度、充电状态、合理控制存储温度、定期充电、,会发生自放电现象这是由于通常每月会损失的容存储时间等因素影响温度越避免长期高充电状态可以有效,5-30%电池内部的化学反应所致即量这需要定期充电以保持电高、充电状态越高、存储时间降低自放电对电池性能的影响使没有外部负载电池也会缓池性能越长自放电速率越快,,慢地耗散能量镍氢电池的充电电流充电速度充电电流注意事项快速充电电流需要合适的充电器，1C-2C避免过充电标准充电电流充电时间较长，但更

0.1C-

0.3C安全缓慢充电电流可以延长电池使用寿

0.05C命镍氢电池的温度特性镍氢电池的安全性防过充保护温度管理短路保护镍氢电池具备过充保护功能可以防止电池镍氢电池设有温度监测机制可以防止电池镍氢电池内部设有短路保护装置可以快速,,,过度充电避免出现安全隐患过热确保在安全温度范围内运行切断电路有效防止短路事故发生,,,镍氢电池的容量

1.2-

2.4容量Ah镍氢电池的典型容量范围50-300功率密度W/kg镍氢电池的功率密度可达到50-300W/kg300循环寿命次镍氢电池可达次以上的循环使用寿命300镍氢电池的循环寿命镍氢电池的应用领域家用电子设备电动工具电动自行车混合动力汽车镍氢电池被广泛应用于便携式镍氢电池为电动工具如电钻、镍氢电池的高能量密度和输出镍氢电池与汽油发动机的结合,电子设备如手机、笔记本电脑、电锤等提供持久的动力在电力功率使其成为电动自行车的理使混合动力汽车在燃油效率和,,数码相机等为其提供可靠的电密集的工业应用中发挥着重要想电源为绿色出行贡献力量排放方面都有出色表现,,力支持作用家用电子设备智能手机平板电脑镍氢电池为智能手机提供持久可镍氢电池为平板电脑提供灵活便靠的电力支持满足日常使用需求携的能源供给支持长时间使用,,笔记本电脑无线耳机镍氢电池为笔记本电脑提供稳定镍氢电池为无线耳机提供持久的的电池性能满足工作学习需要电量支持确保随时随地的音乐体,,验电动工具便携性优势动力强劲安全可靠维护简单电动工具无需拖电源线可以电动工具采用强大的电机输电动工具具有多重安全保护装电动工具的维护和保养相对简,,自由移动便于在不同工地或出扭矩大能轻松完成各种修置如防过载、防漏电等使用单不需要频繁更换燃料使用,,,,,,现场使用体积小巧轻便方缮及施工任务工作效率高更加安全可靠内置电池设计成本较低,,,便携带大大提升工作效率不易发生意外电动自行车环保出行便捷灵活电动自行车以电池驱动零排放电动自行车轻便灵活可以在城,,,减少了传统汽车对环境的污染市小道和狭窄巷弄中自由行驶节省成本智能功能相比燃油车型电动自行车的日新型电动自行车集成了电池管理、,常运营和维护成本大幅减少智能仪表等多项高科技功能混合动力汽车动力系统混合动力汽车采用电动机和内燃机的组合充分发挥各自的优势,电池系统大容量的镍氢电池或锂离子电池为电动机提供动力提高燃油经济性,能源利用充分利用制动能量回收提高整体能源利用效率减少排放,,镍氢电池的发展趋势固态电池研发基于固体电解质的镍氢电池提高电池安全性和能量密度,新型电极材料利用新型纳米材料开发更高性能的正负极如金属水合物负极,充电技术提升研究快充技术缩短充电时间满足电动车等新应用需求,,回收利用技术开发高效回收技术实现电池材料的循环利用减少资源浪费,,固态电池高安全性固态电池采用固体电解质材料可以提高电池的安全性能降低发生爆炸和漏液的风险,,高能量密度固态电池的能量密度可以达到传统锂离子电池的倍以上更适合应用于电动汽车领

1.5,域长循环寿命固态电池相比于液态电解质电池具有更长的循环寿命和更稳定的电化学性能,新型电极材料正极材料创新负极材料多样化隔膜材料升级新型正极材料如镍钴铝氢化物和镍钴除了常见的金属氢化物负极新型碳材料和具有高离子导电率和优异热稳定性的陶瓷隔NCA,锰氢化物具有更高的比能量和循环硅基负极也在不断研发提高电池的能量密膜正在取代传统聚乙烯隔膜增强电池的安NCM,,寿命正在替代传统的镍氢化物正极材料度和安全性全性能,充电技术快速充电智能充电无线充电维护保养采用新型电池管理系统和高功结合电池状态监测和环境数据无需物理连接通过磁感应或定期进行校准和维护延长电,,,率充电器可实现快速充电大实现智能调节充电电流和电压电磁共振技术实现无线充电池使用寿命提高使用体验,,,,,大缩短充电时间提高充电效率方便快捷回收利用分类收集化学处理12对镍氢电池进行分类收集有助通过化学处理可以回收镍氢电,,于后续的回收处理池中的镍、氢化物等有价金属材料再利用减少环境污染34回收的镍、氢化物等材料可以正确回收处理可以避免镍氢电重新用于制造新的镍氢电池池造成的环境污染。