【正文】 圖 25 鎳氫電池的循環(huán)壽命曲線 鎳氫電池的使用壽命 循環(huán)壽命：鎳氫電池在正確的充電和放電情況下可以使用 500次以上。 圖 23 鎳氫電池在室溫下以不同速率放電時的特性曲線 鎳氫電池在不同儲存溫度下的保存電量特性曲線如圖 24 所示。 鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) 第 8頁 共 50頁 鎳氫電池的特性 鎳氫電池的充放電特性曲線 圖 21 鎳氫電池在不同充電速率下的充電特性曲線 鎳氫電池在不同溫度下的 1C 放電特性曲線如圖 22 所示。鎳氫電池的反應(yīng)與鎳鎘電池相似，只是負(fù)極充放電過程中生成物不同。由于有催化劑的氫電極面積大，而且氧氣能夠隨時擴(kuò)散到氫電極表面，因此，氫氣和氧氣能夠很容易在電池內(nèi)部再化合生成水，使容器內(nèi)的氣體壓力保持不變，這種再化合的速率很快。 鎳氫電池充電時的電化學(xué)反應(yīng)為 : 第 7頁 共 50頁 正極 : OHN i OO HeOHOHNi 22)( ???? ? (21) 負(fù)極： ???? OHHeH 22 2/1 (22) 總反應(yīng) : 22 2/1)( HN iO OHOHNi ?? (23) 鎳氫電池放電時的電化學(xué)反應(yīng)為 : 正極 : eOHOHNiOHN i OO H ???? ?22 )( (24) 負(fù)極 : eOHOHH ??? ? 222/1 (25) 總反應(yīng) : 22 )(2/1 OHNiHN iO OH ?? (26) 從化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出：充電時鎳氫電池的負(fù)極析出氫氣并儲存在 容器中，正極由氫氧化亞鎳變成氫氧化鎳 (NiOOH)和 H2O；放電時氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成氫氧化亞鎳。電解液采 用 30%的氫氧化鉀溶液，并添加少量氫氧化鎳溶液。鎳氫電池的負(fù)極是高能儲氫合金，既是貯氫材料又是負(fù)極材料，負(fù)極活性物質(zhì)是氫氣。 鎳氫電池正極的活性物質(zhì)為 NiOOH(放電時 )和 Ni(OH)2(充電時 )，負(fù)極板的活性物質(zhì) H2(放電時 )和 H2O(充電時 )，電解液采用 30%的氫氧化鉀水溶液。 (4) 隨著吸放氫循環(huán)產(chǎn) 生的劣化少。 (2) 較寬的溫度范圍內(nèi)具有較大的電化學(xué)容量。目前在鎳氫電池中實(shí)際應(yīng)用的主要是稀土系 AB5 型合金。按照合金的晶體結(jié)構(gòu)，儲氫合金可分為 AB5 型、 AB2 型、 AB型、 A2B 型以及固溶體型等，其中主要使用稀土金屬的是 AB5 型合金。 鎳氫電池的工作原理和電化學(xué)原理 鎳氫電池的工作原理 作為負(fù)極材料的儲氫合金是由 A 和 B 兩種金屬形成的合金，其中 A 金屬 (La、 Ti、Zr 等 )可以吸進(jìn)大量氫氣，形成穩(wěn)定的氫化物；而 B 金屬 (Ni、 Co、 Fe、 Mn 等 )不能形成穩(wěn)定的氫化物，但氫很容易在其 中移動。比如，鎳鎘電池只放出 80%的電量后就開始充電，充滿電后，該電池也只能放出 80%的電量，這種現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng)。 若是以一個月為單位來計(jì)算的話，鎳鎘電池自我放電約是 15%～ 30%、鎳氫電池自我放電約 25%～ 35%。 一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的 倍，是鎳氫電池的 倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。 （ 5）過充電（ Over charge） 電池在充電時，達(dá)到充滿狀態(tài)后，若仍繼續(xù)充電，可能導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高、電池變形、漏液等情況發(fā)生，電池的性能也會顯著降低，甚至使電池?fù)p壞，這現(xiàn)象稱為過充電。 電池的開路電壓，會依電池正、負(fù)極與電解液的材料而異，如果電池正、負(fù)極的材料完全一樣，那么不管電池的體積有多大，幾何結(jié)構(gòu)如何變化，開路 電壓都是一樣的。 根據(jù)不同的電池類型及不同的放電條件，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規(guī)定的電池放電的終止電壓也不相同?？梢杂盟鼇砉浪愎ぷ鲿r間，例如， C=1600mAh 的電池，如果工作電流為400mA，則可估算工作時間約為 4 小時。鎳氫電池以 1C 電流充電、放電循環(huán)使用壽命超過 500 次，以 電流充、放電循環(huán)使用壽命超過 1000 次，從實(shí)際使用壽命看，以 5 號鎳氫電池為例，采用 1000mA 電流充電，可累計(jì)重復(fù)使用 1000h。鎳氫電池所用的儲氫合金是從稀土中提煉出來的，而我國是稀土資源大國，約占全球總儲存量的 80％，所以我國發(fā)展鎳氫電池具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢?，F(xiàn)有很多國家都投巨資興建鎳氫電池生產(chǎn)線。 （ 4）無污染。 （ 3）耐過充電。正常使用情況下，其電量的流失量為每天1％～ 3％，充滿電的鎳氫電池，放置幾星期后再使用，就必須重新充電。“記憶效應(yīng)”是指電池在使用過程中，由于沒有完全放電結(jié)束就進(jìn)行充電，造成電池負(fù)極板上產(chǎn)生不正常的氧化物，它對電池電壓有抑制作用，表現(xiàn)為電池充電很足，但放電時，電壓驟減，致使電池使用壽命縮短。 NiMH 電池的“儲能密度”，以 5 號 (AA 型 )可充電電池為例，至少在 1000mAh 以上，好的能達(dá)到 1400mAh，在同等體積和重量的條件下，其容量是鎳鎘電池的 2～ 3 倍，而比傳統(tǒng)型鎳 鎘電池要多出 1 倍多。因鎳氫電池在電化學(xué)特性方面與鎳鎘電池也基本相同，所以鎳氫電池在使用時可完全替代鎳鎘電池，而不需要對設(shè)備進(jìn)行任何改造。 鎳氫電池的簡述 鎳氫電池的正極板材料為氫氧化鎳 (NiOOH)，負(fù)極板材料為高能儲氫合金，電解液通常用 30%的 KOH 的水溶液并加入少量的 NiOH，隔膜采 用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。充電器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：限流限壓式充電器、恒流限壓式充電器、自適應(yīng)智能充電器。因此，研制性能良好的智能充電器，會帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。鋰電池還有課題需要繼續(xù)攻關(guān)，如安全性，因此商業(yè)化尚需時日。 在發(fā)展新能源汽車上，鎳氫電 池技術(shù)最成熟，未來 3 年內(nèi)仍將是新能源車的主流，之后鎳氫電池技術(shù)將和磷酸鐵鋰、氫燃料電池三分天下， 5 年后將逐漸被鋰電池及燃料電池所取代?？屏h(yuǎn)目前正與國內(nèi)奇瑞汽車、長安汽車等合作，首條生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要供應(yīng)奇瑞汽車。 第 3頁 共 50頁 目前全球主要的汽車動力電池廠商主要有日本的 PEVE 和 Sanyo， PEVE 占據(jù)全球Hybrid 動力車用鎳氫電池 85%的市場份額，目前主要的商業(yè)化的混合動力汽車如豐田的 Prius、 Alphard 和 Estima，以及本田的 Civic， Insight 等均采用 PEVE 的鎳氫動力電池組。從美國政府對新一代汽車伙伴計(jì)劃（ PNGV）的建立和執(zhí)行情況來看，新一代汽車已經(jīng)成為跨國汽車公司和工業(yè)國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容。 立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池電動汽車正在引發(fā)世界汽車工業(yè)的一場革命，展現(xiàn)了汽車工業(yè)的光明未來。通過對儲氫合金的組成、制備工藝、電極改性、電極成型工藝等的研究，鎳氫電池的性能不能得以提高。鎳氫電池具有良好的充放電性能，可隨充隨放、快充深放，無記憶效應(yīng)，不含鎘、鉛、汞等有害物質(zhì)，對環(huán)境無污染，被稱為綠色電池。鎳氫電池和鎘鎳電池具有相同的工作電壓（ ），因此這兩種電池在應(yīng)用中有著良好的互換性。 20 世紀(jì) 80 年代末，已經(jīng)找到了適用于電池的儲氫合金，典型材料為,這里的 Mn 為混合稀土，應(yīng)用混合稀土代替鑭，有利于降低成本。 鎳氫電池是才生產(chǎn)了幾年的新電池，又稱為儲氫電池。第四章是程序設(shè)計(jì)，講述了本設(shè)計(jì)程序代碼，并結(jié)合程序分析了電路工作過程。第三章分三個部分對本設(shè)計(jì)的硬件電路做了詳細(xì)分析，其中包括電路工作原理和每一部分參數(shù)的設(shè)置。 本論文主要分四個部分，首先第一章對本設(shè)計(jì)作了一下概述。 關(guān)鍵詞： 電壓負(fù)增量；快速充電；模數(shù)轉(zhuǎn)換 III The design of NiMH intelligent battery charger Instruction: In recent years, the development of digital technology makes people increasingly high demand for energy, as a leader in energy markets, NiCd and NiMH battery costeffective and can meet the demand in many aspects, by people of all ages, all kinds of NiCd and NiMH battery charger also got very big development. These two kinds of cells with similar characteristics, can design two kind of batteries are applicable charger. The design of the discussed NiMH battery characteristics, using AT89C2051 microcontroller as the core design of a rechargeable NiMH NiCd battery, with voltage negative increment ( V) fast charger control function. The fast charger hardware circuit is simple, low cost, but the control method is more advanced in the software part, its performance is not affected. Nickelhydrogen batteries and nickelcadmium batteries, variety, a square battery, small battery has a cylindrical and flat, also has a button battery. NiMH battery positive plate material is NiOOH, negative electrode materials for hydrogen storage alloy, usually 30% KOH aqueous solution of electrolyte, and the addition of a small amount of NiOH. Diaphragm using porous Vigny Lun nonwoven fabric or nylon etc.. NiMH battery has low discharge characteristic better, even in the 20 degrees Celsius temperature, the large current discharge, the release of electricity can reach more than 85% of nominal capacity. However, at high temperature, the battery capacity of this battery will fall 5%10%. The capacity loss due to self discharge and cause is reversible, return to maximum capacity through several chargedischarge cycle can. NiMH battery first entered the industrialization in China, virtue, use early NiMH battery is replaced nickelcadmium batteries in notebook puter and mobile phones, in addition to the electric tools, digital cameras, electric vehicle, mobile phone relay base uninterrupted mobile power supply, portable printers, mobile devices, digital products, medical equipment remote munication equipment, LCD TV, munication equipment, laser equipment, instrument and meter, electric toys and other fields are widely used. The birth of NiMH battery should be attributed to