镍氢电池(NiH Battery)

镍氢电池图片

简介

镍氢电池为环保电池,不含有镉。此款电池是通过改良镍镉电池,用能吸收氢的金属镍来代替了镉,以实现环保,以及更大的电容量(容量可达2900mAh)的目的。

性能

与镍镉电池相比,更环保,容量更大。
与锂电池相比,拥有更高的自我放电反应。
与碳性和或碱性电池相比,拥有更大的输出电池。

化学原理

电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免形成氢气(H2),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。

特性

电压 = 1.2V
能量∕重量 = 30-80 Wh/kg (瓦特小时/千克) 即 108-880kJ/kg (千焦耳/千克)
能量∕体积 = 140-300 Wh/L (瓦特小时/升)即 504-1188kJ/kg (千焦耳/千克)
自放电率 = 一般为每月 30%,低自放电型号为每年15-30%
充放电循环次数 = 500 -1000次
镍氢电池由氢离子和金属镍合成,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。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多,性能比锂电池要差。

化学成分

镍氢电池中的“金属”部分实际上是金属互化物。许多种类的金属互化物都已被运用在镍氢电池的制造上,它们主要分为两大类,最常见的是AB5一类,A是稀土元素的混合物(或者)再加上钛(Ti);B则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn),(或者)还有铝(Al)。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则主要由AB2构成,这里的A则是钛(Ti)或者钒(V),B则是锆(Zr)或镍(Ni),再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和(或)锰(Mn)。所有这些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金属氢化物。电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免形成氢气(H2),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。

电化学原理

KOH作电解液(电解质7moL/LKOH+15g/LLiOH)

充电时

正极反应:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e-
负极反应:M + H2O + e- → MH + OH-
总反应:M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH

放电时

正极:NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
负极:MH + OH- → M + H2O + e-
总反应:MH + NiOOH → M + Ni(OH)2
以上式中M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,最常用储氢合金为LaNi5。

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