[工學(xué)]機(jī)電傳動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)——第5講—機(jī)器人能源子系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-03-15 10:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 性方面與鎳鎘電池亦基本相似，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)完全可以替代鎳鎘電池，而不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何改造． 鎳氫電池另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：大大減小了鎳鎘電池中存在的“記憶效應(yīng)”，這使鎳氫電池可以更方便地使用。 ? 鎳氫電池較耐過(guò)充電和過(guò)放電，具有較高的比能量， 是鎳鎘電池比能量的 ，循環(huán)壽命也比鎳鎘電池長(zhǎng)，通?？蛇_(dá) 600800次。但鎳氫電池的大電流放電能力不如鉛酸蓄電池和鎳鎘電池 ，通常能達(dá)到 56C，尤其是電池組串聯(lián)較多其放電能力被限制在 23C。 鎳氫電池采用與鎳鎘電池相同的 Ni氧化物作為正極，儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要為 KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)如下： Ni(OH)2 –e + OH → NiOOH + H2O 負(fù)極反應(yīng)： MHn + ne → M + n/2H2 放電時(shí)，正極： NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH 負(fù)極： M + n/2H2 → MHn + ne 形狀可以定制： 市場(chǎng)上能買(mǎi)到的鎳氫電池有多種型號(hào)，有圓柱型和方型兩種，其原理和結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但圓柱型較為普遍，具有 AAA（七號(hào)）、AA（五號(hào)）、 2/3AA、4/3AA、 B、 C、 D型不同尺寸和不同容量的電池。這些電池的標(biāo)稱(chēng)電壓都是。 創(chuàng)意之星機(jī)器人標(biāo)配的可充電鎳氫電池組參數(shù)如下： ? 容量： （ 4單元 D型，單元容量）， 12Wh ? 重量： 80g ? 放電能力： 23C， ? 能量密度： 70Wh/kg ? 循環(huán)壽命： 600次 ?鎳鎘電池含有金屬鎘，是有毒的。該種電池報(bào)廢后請(qǐng)妥善處置，最好交由專(zhuān)業(yè)回收機(jī)構(gòu)處理。隨意丟棄會(huì)造成環(huán)境污染。 動(dòng)手指南 注意： 鎳氫電池不宜串聯(lián)、并聯(lián)過(guò)多，否則內(nèi)阻大，無(wú)法大電流放電，且容易過(guò)熱、起火。一般不能超過(guò) 10節(jié)串聯(lián)、 4節(jié)并聯(lián)。 市場(chǎng)上容易買(mǎi)到的幾種鎳氫充電電池的性能和價(jià)格、供貨商聯(lián)系方式如下： SANYO AA Size 2100~2500mAh，標(biāo)準(zhǔn) AA電池。性能好，價(jià)格較高。單價(jià)約 20元。 AA電池在很多地方都能買(mǎi)到。 國(guó)產(chǎn)電池 AA size 1800~2300mAh，標(biāo)準(zhǔn) AA電池。性能尚可。單價(jià)約 8元。在電子市場(chǎng)可以買(mǎi)到。 國(guó)產(chǎn)電池 D size 10000~13000mAh， D型大容量，單價(jià)約 50元。 深圳比亞迪電池 國(guó)產(chǎn)的優(yōu)秀電池。價(jià)格適中，性能較好，具有全系列的電池型號(hào)。 鋰離子 /鋰聚合物動(dòng)力電池 ? 鋰離子電池 標(biāo)稱(chēng)電壓 （ ），充電截止電壓 。鋰離子放電過(guò)程是非線性的，如下圖所示在 ，電池的電壓隨著放電過(guò)程緩慢下降，基本是一個(gè)比較平緩的直線。 當(dāng)電壓到達(dá) 會(huì)急劇的下降，短時(shí)間內(nèi)就到下降到 ， 如果電池使用到的電壓低于 損害 ，所以一般認(rèn)為電池放電到 電了，需要停止使用，進(jìn)行充電。 鋰離子電池對(duì)充電有比較高的要求。剛開(kāi)始要恒流充電，電池電壓隨著充電過(guò)程逐步升高，當(dāng)電池端電壓達(dá)到（ ），改恒流充電為恒壓充電，即電壓一定，電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過(guò)程的繼續(xù)逐步減小，當(dāng)減小到 ，認(rèn)為充電終止。一般充電器的充電電流控制在 1C以下。 ? 鋰電池的優(yōu)勢(shì) ? 鋰離子電池與鎳氫電池相比，重量較鎳氫輕30～ 40%，能量比卻高出 60％．正因?yàn)槿绱?, 鋰離子電池生產(chǎn)和銷(xiāo)售量正逐漸超過(guò)鎳氫電池． 鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的 ～ 2倍 ，充放電次數(shù)可達(dá) 500次以上，而且具有 很低的自放電率 ．此外，鋰離子電池 幾乎沒(méi)有“記憶效應(yīng)”以及 不含有毒物質(zhì) 等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。 ? 鋰電池的問(wèn)題 ? 鋰離子首先影響鋰離子電池使用的是其安全性。 相對(duì)于鉛酸蓄電池、鎳氫電池等具備較強(qiáng)的抗過(guò)充、過(guò)放電能力的電池， 鋰離子電池的充電和放電必須嚴(yán)格小心 。鋰離子電池具有嚴(yán)格的放電底限電壓，通常為 ，如果低于此電壓繼續(xù)放電，將嚴(yán)重影響電池的容量，甚至對(duì)電池造成不可恢復(fù)的損壞；另一方面，電池單元的充電截止電壓必須限制在 ，如果過(guò)充，鋰離子電池將會(huì) 過(guò)熱、漏氣甚至發(fā)生猛烈的爆炸 。因此，通常在使用鋰離子電池組的時(shí)候必須配備專(zhuān)門(mén)的過(guò)充電、過(guò)放電保護(hù)電路。 ? 其次是價(jià)格。鋰離子電池價(jià)格較高，并且需要配備保護(hù)電路，因此相同能量的鋰離子電池的價(jià)格是免維護(hù)鉛酸蓄電池的十倍以上。 ? 為了解決這些問(wèn)題，最近出現(xiàn)了鋰聚合物電池（ LiPolymer）。其本質(zhì)同樣是鋰離子電池，而 所謂聚合物鋰離子電池是在電解質(zhì)、電極板等主要構(gòu)造中至少有一項(xiàng)或一項(xiàng)以上使用高分子材料 的電池系統(tǒng)。 ? 新一代的聚合物鋰離子電池在聚合物化的程度上已經(jīng)很高， 所以形狀上可做到很?。ㄗ畋?）、任意面積化和任意形狀化 ，大大提高了電池造型設(shè)計(jì)的靈活性，從而可
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