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鎳鎘電池的由來和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及特性的介紹!

1.鎳鎘電池的由來

鎳鎘電池的祖先是瑞典科學(xué)家Waldemar Jungner于1899年發(fā)明的。它們的原理是鎳充當(dāng)陽極(或陰極),鎘充當(dāng)陰極(或陽極)。最初,充電期間釋放的氧氣立即釋放到大氣中,使得密封的外殼不可能形成,并且所需材料的高成本大大延遲了大規(guī)模生產(chǎn)的開始。當(dāng)時(shí),嘗試修復(fù)實(shí)驗(yàn)。提出了從活性金屬引入多孔層狀鎳電極的想法,這保證了電荷傳輸?shù)淖罴艳D(zhuǎn)移并顯著降低了電池生產(chǎn)的成本。

然而,在第二次世界大戰(zhàn)(1947年)之后,開發(fā)商幾乎都計(jì)劃使用密封的鎳鎘電池。采用這種設(shè)計(jì),充電期間釋放的內(nèi)部氣體被負(fù)極的未反應(yīng)部分吸收,并且不像以前的版本那樣釋放到外部。如果由于某種原因(過度充電,溫度降低)陽極氧化率高于陰極電離率,如果內(nèi)部壓力突然增加,電池可能會爆炸。為了防止這種情況,電池盒由鋼制成,有時(shí)還帶有安全閥。

從那以后,鎳鎘電池的設(shè)計(jì)沒有發(fā)生明顯變化。

2.鎳鎘電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鎳鎘電池的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

鎳鎘電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

鎳鎘電池的電壓表

所有電池的基礎(chǔ)是陽極和陰極。這樣,陽極(陰極)含有氫氧化鎳NiOOH和石墨粉(5-8%),陰極(陽極)含有粉末形式的金屬鎘Cd。這種類型的電池被稱為輥式電池,因?yàn)殡姌O被卷繞成具有分離層的圓筒(輥)并放入金屬殼中并填充有電解質(zhì)。用電解質(zhì)潤濕的隔板將板彼此分開。它由非織造材料制成,必須耐堿。通過加入氫氧化鋰(LiOH),大多數(shù)電解質(zhì)是氫氧化鉀(KOH),這有助于鋰鎳氧化物的生產(chǎn)和20%的容量增加。

3.鎳鎘電池的特性

充電或放電期間的電池電壓,取決于當(dāng)前的充電水平。

在放電期間,活性鎳和鎘轉(zhuǎn)化為氫氧化物Ni(OH)2和Cd(OH)2。

鎳鎘電池的主要優(yōu)點(diǎn)是:成本低;在廣泛的溫度范圍內(nèi)工作并且能夠抵抗差異(例如,在北極工作時(shí),鎳鎘電池是必不可少的,因?yàn)樗鼈兛梢栽谪?fù)溫度下充電)。與其他類型的電池相比,它們可以為負(fù)載提供更高的電流。耐高充放電電流;充電時(shí)間相對較短。可多次“充放電”循環(huán)(能夠在正確操作的情況下承受超過1000次循環(huán))。長期儲存后很容易恢復(fù)。

鎳鎘電池的自放電圖

鎳鎘電池自放電

鎳鎘電池的缺點(diǎn):記憶效應(yīng)的存在 – 當(dāng)對未完全放電的電池充電時(shí),由于晶體表面上的其他物理和化學(xué)的過程,會使容量會降低。為了防止電池提前“報(bào)廢”,你應(yīng)該每月至少“修復(fù)”一次。由于鎘是一種毒性很大的物質(zhì),鎳鎘電池的生產(chǎn)會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。電池本身的回收和處理也存在問題。比容量低;與相同容量的其他類型電池相比,重量和尺寸更大;高自放電率(首次充電24小時(shí)后高達(dá)10%,每月?lián)p失高達(dá)20%),現(xiàn)在制造的鎳鎘電池?cái)?shù)量正在迅速減少。

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