鎳氫電池工作原理圖
鎳氫電池由氫氧化鎳正極,儲(chǔ)氫合金負(fù)極,隔膜紙,電解液,鋼殼,頂蓋,密封圈等組成。在圓柱形電池中,正負(fù)極用隔膜紙分開(kāi)卷繞在一起,然后密封在鋼殼中的。在方形電池中,正負(fù)極由隔膜紙分開(kāi)后疊成層狀密封在鋼殼中。
電池組成:
負(fù)極材料:儲(chǔ)氫合金粉
正極材料:Ni(OH)2
單體電池電壓:1.2V
循環(huán)壽命500-1000次
MH/Ni電池的電化學(xué)式可表示為:
(-)MHx KOH(6M) NiOOH(+)
氫氧化鎳電極(正極)NiooH+HO2+e = Ni(oH)2+OHˉ
吸氫電極(負(fù)極):MH+OHˉ-e = M + HO?
電池池總反應(yīng):MH+NiOOH = M+Ni(OH)?
當(dāng)電池過(guò)放電時(shí),電極反應(yīng)為:
氫氧化鎳電極:2H?O+2e→H?+20Hˉ
(正極)
吸氫電極:H?+20Hˉ-2e-→2H?0
(負(fù)極)
過(guò)放電時(shí),電池的總反應(yīng)的凈結(jié)果為零,由于在正極上產(chǎn)生的氫氣會(huì)在負(fù)極上新化合,同樣也保持了電池體系的穩(wěn)定。
一、鎳氫電池的應(yīng)用
氫鎳電池應(yīng)用:民用通訊電源,各種便攜式設(shè)備電源、電動(dòng)工具、動(dòng)力電源等。小型綠色電源,替代鎘鎳電池。
MH/Ni電池一般采用負(fù)極容量過(guò)剩的配置方式,在MH/Ni電池過(guò)充電時(shí),正、負(fù)極發(fā)生如下反應(yīng):
氫氧化鎳電極: OHˉ-4e→2H?O+O?
(正極)
吸氫電極:H?O+O?+4e→4OHˉ
(負(fù)極)
氫氧化鎳電極全充電態(tài)時(shí)產(chǎn)生的氧氣,經(jīng)過(guò)擴(kuò)散在負(fù)極上重新化合為水。既保持了電池內(nèi)壓的恒定,同時(shí)又使電液濃度不致發(fā)生巨大變化。
MH/Ni電池的正、負(fù)極上所發(fā)生的反應(yīng)均屬于固相轉(zhuǎn)變機(jī)制,不額外生成和消耗電解液組分,因此電池的正、負(fù)極都具有較高的穩(wěn)定性,可以實(shí)現(xiàn)密封和免維護(hù)。
MH/Ni電池一般采用負(fù)極容量過(guò)剩的配置方式,電池在過(guò)充時(shí),正極上析出的氧氣可在金屬氫化物電極表面被還原成水;電極在過(guò)放時(shí),正極上析出的氫氣又可被金屬氫化物電極吸收,從而使得電池具有良好的耐過(guò)充放能力。
當(dāng)正極析出的氧擴(kuò)散到負(fù)極與氫發(fā)生反應(yīng)時(shí),不僅消耗負(fù)極的一部分氫,影響到負(fù)極的電極電位,而且釋放的熱量會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度顯著升高,從而加速電極反應(yīng)。
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