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圣普威鎳鎘蓄電池簡介:
正極活性物質(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)主要由鎘制成的一種堿性蓄電池。正極為氫氧化鎳,負(fù)極為鎘,電解液是氫氧化鉀溶液,充電、放電的化學(xué)反應(yīng)是
其優(yōu)點是輕便、抗震、壽命長,常用于ups電源 EPS電源 小型電子設(shè)備。
鎳鎘蓄電池的工作原理
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(fù)極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉,電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。當(dāng)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(dāng)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(zhì)變?yōu)闅溲趸嚒?/span>NiOOH〕,負(fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k;鎳鎘電
池放電后,正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸瘉嗘嚕?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸k。
1.放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)
(1)負(fù)極反應(yīng)
負(fù)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(jié)合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到負(fù)極板上。
(2)正極反應(yīng)
正極板上的活性物質(zhì)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(fù)極轉(zhuǎn)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(jìn)入正極板,與晶格上的兩個氧負(fù)離子結(jié)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。
2.充電過程中的化學(xué)反應(yīng)
充電時,將蓄電池的正、負(fù)極分別與充電機(jī)的正極和負(fù)極相連,電池內(nèi)部發(fā)生與放電時完全相反的電化學(xué)反應(yīng),即負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng),正極發(fā)生氧化反應(yīng)。
(1)負(fù)極反應(yīng)
充電時負(fù)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(jìn)入溶液參與正極反應(yīng)。
(2) 正極反應(yīng)
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(fù)離子留在晶格上,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合,生成水分子。然后,兩個三價鎳離子與兩個氧負(fù)離子和剩下的二個氫氧根離子結(jié)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(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng),在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應(yīng)可以看出,氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng),只起導(dǎo)電作用。從電池反應(yīng)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. 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(dá)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(nèi)
U放=E放-I放R內(nèi)
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(dāng)鎳鎘蓄電池以標(biāo)準(zhǔn)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。