镍金属氢化物电池是由贮氢合金负极,镍正极,氢氧化钾电解液以及隔板等组成的可充电电池,它与镍镉电池的本质区别只是在于负极材料的不问。这种电池的电压和镍镉电池完全相同,为1.2伏。它可以直接用在使用镍镉电池有器械件上。镍氢电池的设想在七十年代开始有人提及,大量的研究集中在九十年代,工业化生产从20世纪最后10年的初期开始。作为负极材料的贮氢合金是由A和B两种金属形成的合金,其中A金属(La,Ti,Zr等)可以大量吸进氢气,形成稳定的氢化物。而B金属(Ni,Co,Fe,Mn等)不能形成稳定的氢化物,但氢很容易在其中移动。也就是说,A金属控制着氢的吸藏量,而B金属控制着吸放氢气的可逆性。按照合金的晶体结构,贮氢合金可分为AB5型、AB2型、AB型、固溶体型等,其中主要使用稀土金属的是AB5型合金。 AB5型贮氢合金主要由铜镧糸元素和镍组成,同时少量添加铝,锰,钴等。不是所有的贮氢合金都能作镍氢电池的负极材料。日本生产镍金属氢化物电池主要是用稀土金属和混合稀土金属作负极,生产的电池占全世界该种电池产最的90%以上,美国主要使用钛银基合金作负极,生产的电池约占全世界产量的5%,生产公司有奥芬尼克和杜拉塞乐等几个公司。

1.镍金属氢化物电池的优越性

Ni-MH电池具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可兔维护、使用安全等特点,被称为绿色电池。该种电池同镍锅电池相比,性能指标普遍高于镍镉电池;Ni-MH电池的比能量是镍镉电池的1.5—2倍。电流充放电时,无记忆效应、低温特性好、综合性能优于镍镉电池,同时镍镉电池废电池处理复杂,在能源紧张,环境污染严重的今天,Ni—MH电池显示出广阔的应用前景。因为极镍电极同镍镉电池完全一样,所以凡是能使用镍镉电池的电器都可以使用镍金属氢化电池;它无毒,利于环保且综合性能优于镍镉电池,它也不会象锂高子电池那样遇潮易爆炸。因此,近五年来生产发展速度远高于镍镉电池。

2,镍金属氢化物电池水平现状

镍金属氢化物电池与镍镉电池相同点是电压一样。不同点是自放电率约高。其它各项性能指标有高有低,有些高于镍镉电池,有些低于锂离子电池。表 1 详细列出了日本镍金属氢化物电池的性能水平现状。

日本小型贮氢电池性能水平现状

性能参数           镉/镍电池           镍金属氢化物电池

放电电压 (V)        1.—1.0             1.2—1.0

重量比能量(WH/Kg)    50一60              60—80

体积比能量 (WH/|)   140一180            240—300

价格 ($/次)         0.06                  0.1

能量价格 ($/WH)      0.3                  O.4

低温性能 (-2O度,放电%) 5O                  5O

自放电 (%/月)        15                    20

快速充电 (倍率C)      4                    3—20

功率密度 (W/I)      1OOO                  1OOO

工作温度 (摄氏度)    -4O—45              -40—45

使用寿命 (年)        4—8                  4一8

充电控制极限 (V)      1.4                   1.4

放电控制电压 (V)     临界0.8               临界0.8


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