1、镍氢电池的结构
镍氢(Ni-MH)电池是由氢离子和金属镍合成的,电量储备比镍镉电池多 30%,比镍镉 电池更轻, 使用寿命也更长, 并且对环境无污染, 现主要应用于混合动力电动汽车。
镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池高得多,性能要比锂离子电池差一些。镍氢电池中的金属部分是金属氢化物,主要分为两大类,即 AB5 和 AB2。
最常见的是 AB5,“A”表示稀土元素的混合物或者再加上钛(Ti );“B”则表示镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn),或者还有铝(Al)。一些含有多种成分的高容量电池,其电极主要由 AB2 构成,“A”表示钛(Ti)或者钒(V);B 则表示锆(Zr)或镍(Ni),再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和锰( Mn )。镍氢电池结构如图 3-5 所示。
图 3- 5 镍氢电池结构
2、镍氢电池的工作原理
镍氢电池是一种碱性电池,其负极采用由储氢材料作为活性物质的氢化物电极,正极采用 氢氧化镍电极(简称镍电极),电解质为氢氧化钾水溶液。镍氢电池充电时,氢氧化钾电解液 中的氢离子会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免形成氢气,以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时,这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。
镍镉、镍氢电池的充电过程非常相似,都要求恒流充电,以防止电池过充电。充电器对电 池进行恒流充电,同时检测电池的电压和其他参数。为避免损坏电池,电池温度过低时不能开 始快速充电,当电池温度低于 10℃时,应转入涓流充电方式。而一旦电池温度达到规定数值 后,必须立即停止充电。
3、镍氢电池型号说明
通常电池体上的 AAA、AA、C、D、N、F、SC 等标识都是美国型号标识。在我国,除了几种电池按“号”称呼之外,其他还是采用美国的命名方式。
此外,二次锂电池的型号采用五位数 (圆柱形)或六位数(方形)表示,如 14500、103450 等。常见电池型号、尺寸对照见表 3-1。
表 3-1 常见电池型号、尺寸对照表
平头电池是指电池正极是平的,没有凸起,主要适合做电池组点焊使用的电池芯。一般同等型号的尖头电池(可以用作单体电池供电的),在高度上比平头电池多 0.5mm。有些电池并不是 AAA 、AA 、A 、SC 、C 、D 、N 、F 等主型号,而是带有 1/3 、2/3 、1/2 、2/3 、4/5 、5/4、 7/5 等分数,这些分数表示电池体高度与标准型号电池高度的比值。例如, 2/3AA 表示电池高 度是一般AA 型电池的 2/3 ;4/5A 表示电池高度是一般A 型电池的 4/5。
根据国际电工委员会(IEC)标准规定,镍镉和镍氢电池标识由以下五部分组成。
( 1 )电池种类 :KR 表示镍镉电池;HF 表示方形镍氢电池;HR 表示圆柱形镍氢电池。
(2 )电池尺寸 :包括圆柱形电池直径 / 高度,方形电池宽度 /厚度/ 高度,各数值之间用 斜杠隔开,单位为 mm。
(3 )放电特性符号:L 表示适宜放电电流倍率在 0.5C 以内;M 表示适宜放电电流倍率在 0.5 ~ 3.5C 范围内;H 表示适宜放电电流倍率在 3.5 ~ 7.0C 范围内;X 表示电池能在 7 ~ 15C 的高倍率放电电流下工作。
(5 )电池连接片种类:CF 代表无连接片;HH 表示电池带串联连接片;HB 表示电池带并 联连接片。
例如, HF18/07/49 表示方形镍氢电池,宽 18mm、厚 7mm、高 49mm;KRMT33/62CF表示镍镉电池,放电倍率在 0.5 ~ 3.5C 之间,高温系列单体电池,无连接片,直径 33mm、高度 62mm。
4、镍氢电池的应用特性
大功率的镍氢电池广泛应用于油电混合动力车辆中,最具代表性的例子是丰田普锐斯,该车使用了特别的充放电程序, 电池充放电寿命可足够车辆使用十年。
虽然镍氢电池的质量比锂离子电池大,但仍然有部分新能源汽车使用镍氢电池。从每个单体电池的电压来看,镍氢与镍镉电池的标称电压都是 1.2V。
表 3-2 镍氢电池的主要应用特性