內蒙古GNC70鎳鎘蓄電池充電放電及原理
鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物,負極材料為海綿網篩狀鎘粉和氧化鎘粉,電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液
。當環(huán)境溫度較高時,使用密度為1.17~1.19(15℃時)的氫氧化鈉溶液。當環(huán)境溫度較低時,使用密度為1.19~1.21(15℃時)的氫氧化鉀
溶液。在-15℃以下時,使用密度為1.25~1.27(15℃時)的氫氧化鉀溶液。為兼顧低溫性能和荷電保持能力,密封鎳鎘蓄電池采用密度為1.40
(15℃時)的氫氧化鉀溶液。為了增加蓄電池的容量和循環(huán)壽命,通常在電解液中加入少量的氫氧化鋰(大約每升電解液加15~20g)。
鎳鎘蓄電池充電后,正極板上的活性物質變?yōu)闅溲趸嚒睳iOOH〕,負極板上的活性物質變?yōu)榻饘冁k;鎳鎘電池放電后,正極板上的活性物質變
為氫氧化亞鎳,負極板上的活性物質變?yōu)闅溲趸k。
2化學反應
編輯放電過程中的化學反應
(1)負極反應
負極上的鎘失去兩個電子后變成二價鎘離子Cd2+,然后立即與溶液中的兩個氫氧根離子OH-結合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到負極板上。
(2)正極反應
正極板上的活性物質是氫氧化鎳(NiOOH)晶體。鎳為正三價離子(Ni3+),晶格中每兩個鎳離子可從外電路獲得負極轉移出的兩個電子,生成
兩個二價離子2Ni2+。與此同時,溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進入正極板,與晶格上的兩個氧負離子結合,生成兩個氫氧根離子,
然后與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起,與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體。
充電過程中的化學反應
充電時,將蓄電池的正、負極分別與充電機的正極和負極相連,電池內部發(fā)生與放電時完全相反的電化學反應,即負極發(fā)生還原反應,正極發(fā)
生氧化反應。
(1)負極反應
充電時負極板上的氫氧化鎘,先電離成鎘離子和氫氧根離子,然后鎘離子從外電路獲得電子,生成鎘原子附著在極板上,而氫氧根離子進入溶
液參與正極反應。
(2)正極反應
在外電源的作用下,正極板上的氫氧化亞鎳晶格中,兩個二價鎳離子各失去一個電子生成三價鎳離子,同時,晶格中兩個氫氧根離子各釋放出
一個氫離子,將氧負離子留在晶格上,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結合,生成水分子。然后,兩個三價鎳離子與兩個氧負離子和剩下
的二個氫氧根離子結合,生成兩個氫氧化鎳晶體。
蓄電池充電終了時,充電電流將使電池內發(fā)生分解水的反應,在正、負極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應可以看出,氫摒
化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應,只起導電作用。從電池反應來看,充電過程中生成水分子,放電過程中消耗水分子,因此充、放電過程中
電解液濃度變化很小,不能用密度計檢測充放電程度。
3相關概念編輯端電壓
充足電后,立即斷開充電電路,鎳鎘蓄電池的電動勢可達1.5V左右,但很快就下降到1.31-1.36V。 鎳鎘蓄電池的端電壓隨充放電過程而變化,
可用下式表示:
U充=E充+I充R內
U放=E放-I放R內
從上式可以看出,充電時,電池的端電壓比放電時高,而且充電電流越大,端電壓越高;放電電流越大,端電壓越低。
當鎳鎘蓄電池以標準放電電流放電時,平均工作電壓為1.2V。采用8h率放電時,蓄電池的端電壓下降到1.1V后,電池即放完電。
容量及影響因素
蓄電池充足電后,在一定放電條件下,放至規(guī)定的終止電壓時,電池放出的總容量稱為電池的額定容量,容量Q用放電電流與放電時間的乘積來
表示,表示式如下:
Q=I·t(Ah)
鎳鎘蓄電池容量與下列因素有關:
① 活性物質的數(shù)量;
②放電率;
③ 電解液。
放電電流直接影響放電終止電壓。在規(guī)定的放電終止電壓下,放電電流越大,蓄電池的容量越小。
使用不同成分的電解液,對蓄電池的容量和壽命有一定的影響。通常,在高溫環(huán)境下,為了提高電池容量,常在電解液中添加少量氫氧化鋰,
組成混合溶液。實驗證明:每升電解液中加入15~20g含水氫氧化鋰,在常溫下,容量可提高4%~5%,在40℃時,容量可提高20%。然而,電解液
中鋰離子的含量過多,不僅使電解液的電阻增大,還會使殘留在正極板上的鋰離子(Li+)慢慢滲入晶格內部,對正極的化學變化產生有害影響。
內蒙古GNC70鎳鎘蓄電池充電放電及原理


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