MH-Ni电池的特点是能量密度高,无记忆效应,耐过充过放能力强,无污染,被称为绿色电池。MH-Ni电池性能通常指物理性能和电性能,电性能包括充放电性能、温度特性、循环寿命、自放电特性等。
1、MH-Ni电池充、放电特性
(1)镍氢电池的充电特性
H-Wi电池充电曲线与Cd-Ni电池相似,但充电后期础-Ni电池充电电压比C-vi电池低(图1-5(a))。温度与充电速率对充电电压有明显的影响,温度高,充电电压低(见图1-5(b));充电速率快,充电电压高。
(a)MH-Ni电池与Cd-Ni电池充电过程比较,充电电流:1C,20℃;
(b)不同温度下的充电曲线,充电电流:0.3C;
(c)不同充电电流下的充电曲线,20℃;
(2)镍氢电池的放电特性
MH-Ni电池的放电电压与cd-Ni电池相似,但放电容量几乎是Cd-Ni电池的二倍。电池放电过程中的容量和电压与使用条件有关,如放电倍率,环境温度等。一般,放电倍率越大,放电容量与放电电压越低。如图1一6所示。
MH-Ni电池设计时,容量设计由正极限制,负极容量过剩,以保证充电时,正极产生的O2到负极的复合反应,消除氧气压力,实现电池密封,并保证电池的安全。为了达到电池的质量指标,标称容量指标,并合理有效利用电池的内部空间,必须使正、负极具有一定的比容量即质量比容量和体积比容量。对AA型电池,一般要求负极容量大于1500mAh,正极容量大于1050mAh。要达到这样的指标,要求负极贮氢材料组成合理,比能量高,同时有良好的组装工艺。
2、温度特性
不同的环境温度下,电池电压与充电容量的曲线。可见,在各种环境温度下,当充电容量接近标称容量的75%时,由于阳极板产生的氧气使得电池电压升高,充电容量达标称容量的百分之百时,电池电压达最大值。随后,由于电池的自热,导致电池电压的降低。引起这种现象的原因是因为电池电压有一个负的温度系数。由于充电效率依赖于温度,因此,在较高的温度下充电时,电池的放电容量会降低。
环境温度不同,虽放电倍率相同,但放电电压不同(见图1-7(a),随着放电倍率提高,温度对放电容量的影响越来越显著,特别是在低温条件下放电时,放电容量下降更明显。
3、自放电特性
MH-Ni电池的自放电比Cd-vi电池大。图1-8表示MH-Ni电池的自放电特性,引起电池自放电的因素很多,其中贮氢合金的组成、使用温度、电池的组装工艺是主要因素。温度越高,自放电越大。
贮氢合金的析氢平台压力偏高,则吸收的氢气易从合金中逸出,从而引起电池的自放电。为此,要求贮氢合金的析氢平台压力在10*~0.1MPa之间。
隔膜选择不当,组装不合理,循环中合金粉的脱落,微枝晶的形成均可引起自放电,甚至电池短路。
MH-Ni电池自放电引起的容量损失是可逆的,长期贮存的MH-Ni电池,经过三次小电流充放电后可使电池容量恢复。
4、循环寿命
MH-Ni电池的电池容量与循环次数的关系。