镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍二.pptx

会计学1镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍二镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍二镍氢电池低温性能差的原因分析镍氢电池低温性能差的原因分析镍氢电池低温性能差的原因分析镍氢电池低温性能差的原因分析 n n贮氢合金自身性能的影响贮氢合金自身性能的影响 n n电池内部极化的影响电池内部极化的影响 n n电极反应控制步骤的影响电极反应控制步骤的影响 n n提提高高MH-NiMH-Ni电电池池的的低低温温性性能能，一一方方面面要要提提高高HH在在合合金金内内部部的的扩扩散散系系数数，同同时时需需考考虑虑电电解解液液中中离离子子的的迁迁移移速速度度，这这两两个个因因素素是是对对低低温温性性能能影影响响最最大大的的因因素素。提提高高镍镍氢氢电电池池的的低低温温性性能能，必必须须结结合合电电池池的的制制作作和和设设计计等等方方面面，从从多多角角度度考考虑虑，如如原原材材料料的的选选择择、隔隔膜膜的的选选择择、电电解解液液成成分分和和密密度度的的确确定定以以及及电电极极结结构构设计、电池结构设计和电池组的设计等。设计、电池结构设计和电池组的设计等。n n但但有有些些因因素素是是相相互互冲冲突突的的，如如电电极极面面积积与与孔孔率率，在在电电池池外外形形、容容量量确确定定的的情情况况下下，电电极极表表面面积积大大，电电极极就就要要薄薄，孔孔率率要要低低。电电解解液液量量也也有有个个适适量量问问题题，过过多多会会增增大大电电池池内内压压，而而且且其其用用量量也也与与孔孔率率等等密密切切相关。同时，电池材料低温性能的提高，其他性能就要相对降低。相关。同时，电池材料低温性能的提高，其他性能就要相对降低。n n与常温和高温条件下的衰减不同，在低温条件下，放电容量的损耗不是由电池的性能衰减引起的，其与常温和高温条件下的衰减不同，在低温条件下，放电容量的损耗不是由电池的性能衰减引起的，其容量变化具有可逆性。容量变化具有可逆性。第1页/共14页贮氢电极贮氢电极贮氢电极贮氢电极 n n贮氢合金成分贮氢合金成分 n n贮氢电极添加剂贮氢电极添加剂 n n贮氢合金表面处理贮氢合金表面处理 第2页/共14页镍电极与电解液镍电极与电解液镍电极与电解液镍电极与电解液n n镍电极镍电极n n镍电极受低温性能的影响较小，国内外对其研究和报道也就比较少，一般集中在物质的搀杂、混镍电极受低温性能的影响较小，国内外对其研究和报道也就比较少，一般集中在物质的搀杂、混合电极等对镍电极质子扩散情况的改善上。合电极等对镍电极质子扩散情况的改善上。n n 电解液电解液n n随着温度的降低，电解液粘度增加，导致电解液中离子扩散速度降低，内阻升高，蓄电池电化学随着温度的降低，电解液粘度增加，导致电解液中离子扩散速度降低，内阻升高，蓄电池电化学反应速度放慢，电解液也很难渗入极板内层，造成蓄电池放电时极板内层活性物质不能充分利用，反应速度放慢，电解液也很难渗入极板内层，造成蓄电池放电时极板内层活性物质不能充分利用，实际输出容量减小。在低温条件下，适宜采用在低温下导电率最大、凝固点最低的电解液。对于实际输出容量减小。在低温条件下，适宜采用在低温下导电率最大、凝固点最低的电解液。对于常用的常用的KOHKOH、NaOHNaOH、LiOHLiOH来说，由于来说，由于KOHKOH溶液在低温下导电率较大，凝固点比含溶液在低温下导电率较大，凝固点比含NaOHNaOH的电解的电解业低，一般采用业低，一般采用KOHKOH和和LiOHLiOH组成的电解液，但并不是浓度越高越好，密度在组成的电解液，但并不是浓度越高越好，密度在1.301.36g/cm1.301.36g/cm3 3最好最好。第3页/共14页电池电池电池电池 n n电极结构 n n电池结构 n n电池模块/电池包设计 第4页/共14页第四节第四节 电池的一致性电池的一致性 n n电池及电池组设计原因引起的一致性电池及电池组设计原因引起的一致性电池及电池组设计原因引起的一致性电池及电池组设计原因引起的一致性 n n电池及电池组的设计对电池组使用一致性有较大的影响。例如单体电池的装配松紧度、电极填充电池及电池组的设计对电池组使用一致性有较大的影响。例如单体电池的装配松紧度、电极填充量、填充密度，电解液添加量等要合理，电极尺寸、电池比例要合理，引流结构需满足使用要求量、填充密度，电解液添加量等要合理，电极尺寸、电池比例要合理，引流结构需满足使用要求等。电池的性能设计应与使用要求相匹配，否则会影响电池组寿命或提高无为的成本。等。电池的性能设计应与使用要求相匹配，否则会影响电池组寿命或提高无为的成本。n n初期性能的一致性初期性能的一致性初期性能的一致性初期性能的一致性n n如何保证初期性能的一致性如何保证初期性能的一致性 第5页/共14页使用过程中的一致性使用过程中的一致性使用过程中的一致性使用过程中的一致性 n n使用环境的一致性 n n原材料的差异 n n安全阀开启压力的一致性安全阀开启压力的一致性 n n物质的均匀性物质的均匀性 n n电池其他另部件电池其他另部件 n n电池生产过程中引起的一致性差异 n n生产过程控制的一致性生产过程控制的一致性n n杂质的影响杂质的影响第6页/共14页管理与维护，电机匹配管理与维护，电机匹配管理与维护，电机匹配管理与维护，电机匹配n n管理问题管理问题n n管理的重要性管理的重要性n n管理的问题管理的问题n n维护维护n n电池与驱动系统的匹配电池与驱动系统的匹配 n n包括蓄电池与充电器之间的匹配；蓄电池组与电机的电压匹配；电池输包括蓄电池与充电器之间的匹配；蓄电池组与电机的电压匹配；电池输出功率与车辆基本动力及加速度需求的匹配等问题。任何一方面的匹配出功率与车辆基本动力及加速度需求的匹配等问题。任何一方面的匹配出现问题，不仅影响正常的应用，还会使电池的不一致性加大或电池间出现问题，不仅影响正常的应用，还会使电池的不一致性加大或电池间的差异提前出现，影响电池组的使用寿命。的差异提前出现，影响电池组的使用寿命。第7页/共14页第五节第五节 自放电与荷电保持能力自放电与荷电保持能力 自放电与荷电保持能力是两个不同的概念。自放电是指当电池自放电与荷电保持能力是两个不同的概念。自放电是指当电池不与外电路连接时，由于电池内部自发进行化学反应而引起的化不与外电路连接时，由于电池内部自发进行化学反应而引起的化学能损失。荷电保持能力则是电池在规定的条件下开路搁置时保学能损失。荷电保持能力则是电池在规定的条件下开路搁置时保持荷电（剩余容量）的能力。荷电保持能力除了受自放电的影响，持荷电（剩余容量）的能力。荷电保持能力除了受自放电的影响，还受电池的间漏等因素的影响。电池的自放电是电池的内在因素还受电池的间漏等因素的影响。电池的自放电是电池的内在因素引起的，从理论上讲，荷电态电池中的电极都处于热力学不稳定引起的，从理论上讲，荷电态电池中的电极都处于热力学不稳定状态，不可避免的要发生自放电。但如果措施得当，可以将自放状态，不可避免的要发生自放电。但如果措施得当，可以将自放电减小到最低程度。电减小到最低程度。第8页/共14页电池组电池组 n n主要是组合的绝缘程度引起的间漏，尤其是目前作为电动车等电主要是组合的绝缘程度引起的间漏，尤其是目前作为电动车等电源的大型电池，多采用不锈钢电池壳，壳体与电池内部不能实现源的大型电池，多采用不锈钢电池壳，壳体与电池内部不能实现完全绝缘，导致电池壳带电，容易引起间漏。贮存环境的差异，完全绝缘，导致电池壳带电，容易引起间漏。贮存环境的差异，如受潮等，也会引起间漏。电解液泄露也是引起电池组间漏放电如受潮等，也会引起间漏。电解液泄露也是引起电池组间漏放电的主要原因。在电池组的使用过程中，由于灰尘、潮气等的影响，的主要原因。在电池组的使用过程中，由于灰尘、潮气等的影响，电池组的绝缘性能受到影响，从而会造成一定程度的电流泄露，电池组的绝缘性能受到影响，从而会造成一定程度的电流泄露，所以应对电池进行定期的维护和清理。所以应对电池进行定期的维护和清理。第9页/共14页单体电池单体电池单体电池单体电池 n n电池制作工艺 n n电池贮存的环境温度 n n电池化成工艺 第10页/共14页镍电极镍电极镍电极镍电极 n n镍电极活性物质的自分解 n n镍电极活性物质与H2的反应 n n镍电极配方 第11页/共14页贮氢电极贮氢电极贮氢电极贮氢电极 n nH2的析出 n n合金的腐蚀和氧化 n n合金成分的影响 n n合金处理工艺 n n贮氢电极表面处理 第12页/共14页隔膜与电解液隔膜与电解液隔膜与电解液隔膜与电解液n n隔膜隔膜n n在在MH/NiMH/Ni电池中，使用的隔膜经历了聚酰胺和聚烯烃（聚丙烯）两种类型。聚酰胺结构中含有酰电池中，使用的隔膜经历了聚酰胺和聚烯烃（聚丙烯）两种类型。聚酰胺结构中含有酰胺基团，易与水形成氢键，所以亲水性好，吸碱量大，但化学稳定性差，在循环过程中易降解，胺基团，易与水形成氢键，所以亲水性好，吸碱量大，但化学稳定性差，在循环过程中易降解，造成电池自放电严重，影响电池寿命。造成电池自放电严重，影响电池寿命。n n电解液电解液n n电电解解液液的的组组成成及及浓浓度度，也也是是影影响响电电池池自自放放电电的的重重要要因因素素之之一一。一一般般情情况况下下，电电解解液液浓浓度度上上升升，自自放放电电有有加加大大的的趋趋势势（1515），在在电电池池中中的的电电解解液液加加入入适适量量氢氢氧氧化化锂锂，可可使使自自放放电电减减小小。三三元元电电解解液液的的自自放放电电比比二二元元电电解解液液的的自自放放电电小小，并并且且随随着着NaOHNaOH含含量量的的增增多多，自自放放电电速速率率降降低低（2525）。通通过过在在电电解液中加入添加剂可以降低电池的自放电率。解液中加入添加剂可以降低电池的自放电率。n n电解液必须严格控制杂质，主要为电解液必须严格控制杂质，主要为FeFe、CuCu等离子的影响较大等离子的影响较大 第13页/共14页