镍氢电池是由氢离子和金属镍合成的一种碱性蓄电池,它的正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要由贮氢合金制成。镍氢电池电量储藏比镍镉电池多30%,比镍镉电池更轻,运用寿命也更长,而且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵许多,功能比锂电池要差。
碱性电池在长期不使用后会漏出轻微腐蚀性及有害液体会对人体有害又或损坏使用该电池的装置,而锂电池在不适使用时有机会燃烧或爆炸。相对来看镍氢电池算是最安全的电池。
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。
镍氢电池的主要应用特性如下所示:
质量比功率高,目前商业化的镍氢功率型电池能达到1350W h/kg;
循环次数多,目前应用在电动汽车上的镍氢动力蓄电池,80%放电深度(DOD循环寿命可达1000次以上,为铅酸电池的3倍以上,100%DOD循环寿命在500次以上,在混合动力电动汽车中可使用5年以上;
无污染,不含铅、镉等对人体有害的金属,为21世纪绿色环保电源;
耐过充电和过放电、无记忆效应;
使用温度范围宽,正常使用温度范围为-30~55℃,储存温度范围为-40 ~70°℃;
安全、可靠,在短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性和可靠性试验中无爆炸、燃烧现象。
最近开发的项目使用到FDK的镍氢电池,所以出一篇博文分享一下相关的知识。
FDK株式会社简称FDK成立于1950年,总部位于日本,是一家主要制造、销售和出口各种电池、可充电电池、电池设备、电子元器件和设备的制造商。FDK的产品广泛应用于工业设备、汽车用品、移动产品、通讯设备等应用。
2、镍氢电池工作原理
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,一旦电池温度达到规定数值后,也必须立即停止充电。
3、镍氢电池的使用
一般情况下,新购买的镍氢电池只含有少量电量,要先进行充电然后再使用。如果电池出厂时间比较短,电量足,推荐先使用然后再充电。新买的镍氢电池一般要经过3~4次的充电和使用,性能才能发挥到******状态。很多朋友第一次充电后使用时间没有想象的那么多,在3~4次充电和使用后问题就迎刃而解了。
虽然镍氢电池无记忆效应,仍然推荐尽量每次使用完后再充电,并且是一次性充满,不要用一会儿充一会儿,有利于延长电池寿命。关于镍氢电池的充电方法可参见FDK提供的充电机制,如下图所示:
长期不用的镍氢电池会在存放几个月后,自然进入一种“休眠”状态,电池寿命大大降低。如果镍氢电池已经放置了很长的时候,建议先用慢充进行充电为宜。据测试,镍氢电池保存的******条件是带电80%左右保存。这是因为镍氢电池的自放电较大一个月10%~15%左右,如果电池完全放电后再保存,很长时间内不使用,电池的自放电现象就会造成电池的过放电,会损坏电池。
虽然镍氢电池有安全可靠无污染,但是也存在缺点:在生产制造成本上,镍氢电池比较贵、自放电性能比较差放电电流相对较大、能量密度大,在安全性能上比镍镉电池和铅酸电池要差等等,选型时候还是需要结合业务场景进行采购。
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