快充式高能镉镍电池组的研制 首页 | 供应信息 | 求购信息 | 创业招商 | 职业认证 | 产品展台 | 行业展会 | 招聘求职 | 安全文化 | 行业下载 | 资讯 | 电工园地 | 安全生产 | 工程管理 | 机电论文 | 节能降耗 | 机电网址 | 应急预案 | 工程论文 | 机电论坛 | 由机电之家行业门户网运行 | 首页 | 业内资讯 | 设备管理 | 设备维修 | 监测诊断润滑密封 | 安全生产 | 专业术语 | 变频技术 | | 论坛 | 学术论文 | 管理天地 | 专业培训 | 会展信息 | 现代理论 | 采购中心 | 资料下载 | PLC技术 | 文章 下载 最新公告： 您现在的位置： 设备维修与管理 >> 设备管理 >> 基础管理 >> 维修管理 >> 资讯正文   赞助商     最新文章    设备管理中存在的问题及改进措施 探索设备备件更换规律，实现设备 创新设备管理 提升竞争优势 设备管理关乎企业效益 TPM自主保全实践的探索与思考 驱动离心泵的电机电流高的原因及 离心泵运行时不打量的原因 离心泵一般容易发生的故障有哪些 离心泵各零部件的检修标准 计量泵的常见故障及处理方法   推荐技术    潜水电泵的维护与检修 价值工程的功能分析与评价 设备使用的安全管理 加强设备、设施的安全管理 企业资产管理存在的问题及解决对 企业设备维护管理要点 加强备件管理的有效措施 TPM-全员生产维护 RCM和TPM RCM的原理及分析过程   相关文章   GZS1型中置式高压开关柜中置手车式高压柜运转车新型数字式高压保护装置充气集合式高电压并联电干式高压并联电容器的技封闭式高压开关柜运行环   客户服务   如果您有设备方面好的文章或见解,您可以送到我们的投稿信箱 客服电话：0571-87774297 信  　箱：88ctv@163.com 我们保证在48小时内回复 alimama_pid="mm_10591595_803685_3198881"; alimama_titlecolor="000000"; alimama_descolor ="6A6A6A"; alimama_bgcolor="FFFFFF"; alimama_bordercolor="E1E1E1"; alimama_linkcolor="373737"; alimama_bottomcolor="FFFFFF"; alimama_anglesize="8"; alimama_bgpic="1"; alimama_icon="2"; alimama_sizecode="31"; alimama_width=180; alimama_height=250; alimama_type=2; 设 备 管 理 网 s b g l . j d z j . c o m 快充式高能镉镍电池组的研制            快充式高能镉镍电池组的研制 作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:30:27 刘淑梅　王武　徐保伯湖南轻工研究所　湖南　410015 　　随着通讯设备的更新，对配套用电池性能的要求愈来愈高，迫切希望提高电池容量，缩短充电时间，根据这种要求，我们选择发泡式镉镍电池作为研究对象，通过对发泡式电极，电池及电池组等方面的试验工作，研制出快充式高能镉镍电池组，其性能指标：额定电压12.0V，额定容量700mAh，快速充电时间1h。一般镉镍单体电池快速充电至少需要1.5h，实现1h快速充电未见报导。 　　镉镍蓄电池的充放电反应：　　正极：　　负极：　　放电时，负极Cd被氧化，生成Cd(OH)2，所放出的电子经外电路流向正极，在正极上NiOOH接受负极转移过来的电子，还原为Ni(OH)2，充电时则发生逆反应。充电不久后，尤其过充电时，正极上发生如下反应而析出氧气，使电池内压上升。　　4OH-→O2+2H2O+4e-　　在适当的电池结构条件下，正极上产生的氧气迅速扩散到负极，在负极上通过以下化学与电化学反应而被吸收。　　化学反应：O2+2Cd+2H2O→2Cd(OH)2　　电化学反应：O2+2H2O+4e-→4OH-　　当充电时负极上生成Cd的还原反应和吸收O2发生的氧化反应达到平衡状态时，则电池的内部压力保持恒定，因此可以使电池保持密封状态。　　但是，在采用大电流快速充电时，由于O2的产生量增加，如果负极吸收O2的速率跟不上，则电池的内压增加，就可能导致电池密封结构的破坏，使电解液泄漏，电池性能劣化。因此，为使电池在快速充电时确保密封状态，就必须研制高效率吸收O2的负极，同时，在快速充电情况下，因电池内阻引起的发热现象不容忽视，特别是电池组，散热不畅，温度上升更显著，严重时导致电池组中的塑料与橡胶部件发生热熔变形。因此尽可能降低电池内阻，抑制电池达到完全充电状态时的温度上升。　　密封镉镍蓄电池的放电容量通常取决于镍正极，因此要研制高能镉镍蓄电池，首先必须研制高容量的镍正极，在设计制造电池时，采用负极容量为正极容量的1.3～2.0倍，使负极活性物质过量，以顺利吸收过充电时正极产生的氧气。 　　正极：镍基板→预处理→充填活性物→浸渍树脂→加压→裁片→正极片　　负极：镍基板→预处理→充填活性物→导电性处理→加压→裁片→负极片　　组装工艺：正极片、负极片、隔膜→入筒→化成→封口→单体电池→检测分级→装配电池组 3.1　发泡镍正极　　我们从提高活性物的充填容量密度和利用率出发，对发泡式镍基板的预处理，活性物料组成及活性物混合物的处理，充填方式及后处理工艺等因素对电极性能的影响进行了探讨。　　a.发泡镍基板在充填活性物前应进行预处理，预先压缩到一定厚度，预压后基板厚度均匀一致，这样可以控制活性物充填量和极板厚度。一般发泡式镍基板在电镀时所形成的骨架，表面部分镍镀层较厚，中心部分镍镀层较薄，通过预压处理，可使中心部分的骨架密度增加，从而提高其机械强度和导电性能。　　b.活性物料组成对电极性能影响很大。正极活性物Ni(OH)2属于P型半导体材料，导电性很差，因此必须在其中加入导电剂及其他添加剂，我们在其中加入了适量的导电剂镍粉和石墨粉，同时还加入少量的Co粉，CoO粉、CdO粉等，使Ni(OH)2的利用率从50%提高到90%以上，改善了电极的充放电性能和循环寿命。　　c.活性物料的粒度分布不同，其视密度不一样，因而充填密度也有差异，应选择充填密度大的活性物料粒度分布范围。在活性物干混合均匀后，经多次压缩处理，有利于提高极板的充填容量密度。　　d.活性物料的充填方法采用刮浆法，充填时，应使活性物分布均匀，并充填到基板的内部孔隙中去，以保证极板的容量密度和均匀性。在充填过程中，严格控制每片极板活性物料的充填量，如果充填量过少，则容量达不到要求；充填量过多，则极板厚度难以控制，装配电池时带来麻烦。　　e.将充填活性物的极板干燥，浸涂聚四氟乙烯乳液，并经乙醇处理，使极板表面形成疏水性微孔聚四氧氟烯膜，以保持活性物料不脱落，内阻减少，然后将极板辊压至规定厚度，裁剪到规定尺寸。经试验，制得发泡镍正极容量密度约为500mAh／cm3。3.2　快充式镉负极　　镉负极中活性物料的充填量以4.8g～5.0g为宜。根据活性物料中CdO与Cd的含量及其电化当量与利用率，计算出镉负极的放电容量为1240～1290mAh，约为镍正极放电容量的1.65倍。采用这种发泡式镉负极，可以顺利吸收过充电时镍正极所发生的O2确保电池的密封。　　为了提高电池快速充电性能，我们对镉负极表面进行了多孔性的导电处理，即在其表面均匀地涂布一薄层由导电剂和粘结剂溶液组成的导电性涂料，导电性涂料由碳素粉末和聚乙烯醇水溶液按一定比例组成配制，并混合均匀，涂布厚度约0.01mm，镉负极表面形成多孔性导电涂层后，充电时金属镉优先在电极表面附近形成，增加了和O2的接触机会，从而改善了镉负极吸收氧气的能力，降低了过充电时电池内部压力，因此提高了快速充电性能。同时采用导电处理的镉负极，降低了电池内阻，电池充电电压也明显下降。　　试验制得的发泡式镉负极具有以下特点：　　①容量密度高，约1250mAh／cm3；②利用率高，65%以上；③制造工艺简单；④吸收O2的能力强，快速充电性能好。3.3　快充式高容量镉镍电池　　在研制正、负极的基础上，组装AA型镉镍电池。在组装电池时，将卷挠的极板组外周镉负极大部分裸露，增大和钢筒的接触面积，以降低电池内阻，抑制快速充电时电池温度的上升。　　通过试验，制作了多批AA型快充式高容量镉镍电池，其性能如下：　　a.20℃放电容量　　试验电池(10只)以0.1C5(70mA)充电16h，然后以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为842mAh。　　b.快速充电性能　　试验电池(6只)以1000mA充电1h，然后以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为774mAh。　　c.荷电保持能力　　试验电池(10只)以1C5(700mA)充电1.5h，然后开路搁置28天，再以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为751mAh。　　d.循环寿命　　试验电池(10只)按标准规定的试验方法进行循环寿命试验，试验结果为，循环到900次时，最低放电容量为3h54min。 　　电池组的性能取决于所组合的单体电池的性能，单体电池的均匀性对电池组的性能有极大的影响。严格说，电池组的性能由其中性能最差的一只单体电池决定。一只电池性能差不仅影响了整个电池组的性能，还会引起恶性的链锁反应，使其中差的更差，好的也会迅速变差。因此在组装电池组之前，必须对各个单体电池进行全面检测，然后将性能达到要求且一致的单体电池进行组装。　　在本项研究中，采用全面考核单体电池荷电保持能力的方法，即将预循环合格的电池充电后，开路搁置28天后，检测其放电容量，然后将容量达到要求，且数值基本一致的单体电池组装成电池组，这样可以保障电池组性能的可靠性。　　电池组由10只单体AA型快充式高容量镉镍电池串联组成。其组合方式为2B型，每列为5只电池，2列拼合，外用聚氯乙烯热缩套管封装。　　通过试验对20个快充式高容量镉镍电池组性能进行了测试，测试结果如下：4.1　放电容量　　试验电池组(6只)以0.1C5(70mA)充电16h，然后以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为728mAh。4.2　快速充电性能　　试验电池组(4只)以1000mA充电1h，然后以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为746mAh。4.3　荷电保持能力　　试验电池组(4只)以0.4C5(280mA)充电4h，然后开路搁置28天，再以0.2C5(140mA)放电至电压1.0V，平均放电容量为681mAh。 　　我们在采用发泡式镍基板的基础上，对发泡电极，电池及其组合等方面进行了大量研究试验工作，通过优化完善发泡式电极，并对负极表面进行导电性处理，研制出快充式高容量镉镍电池组。该电池组具有以下特点：　　额定电压　12.0V；额定容量　700mAh以上；电池组可用1A电流在1h内无监控快速充电；荷电保持能力好；单体电池循环寿命达900次以上；制造工艺简单，产品质量较易控制，成本较低。　　试验证明，采用高容量发泡式电极，并对负极进行导电性表面处理，是开发快充式高容量镉镍电池及其电池组的有效技术途径。采用这种工艺，电池容量高，快速充电性能好，而且制造工艺较简单，耗镍量较少，成本较低。 　 ［1］　王武，刘淑梅，徐保伯.发泡式镉镍电池的研制［J］.电池，1993，23(3)：105～109［2］　燕惠，李群，李国栋.密封镍镉电池的快速充电［J］.电池，1995，25(1)：10～13［3］　Tomagawa Takuya.Manufacture of secondary alkaline batteries［P］.JP 03 53461.1991－07［4］　Izumi Seiji.Manufacture of nickel hydroxide cathode［P］.JP 03105856.1991－02 cpro_client='jdzj_cpr'; 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