【正文】 ? 減小腐蝕－－加入更多汞 Hg－－環(huán)境污染 ? 代汞緩蝕劑 Al In Tl Cd ? 有機(jī)緩蝕劑 89 2022/5/31 其他電池材料 ? 隔膜 ? 糊式電池：電糊 ? 電解質(zhì)、稠化劑（面粉、淀粉）緩蝕劑（ HgCl2） ? 鋅型、銨型電池：漿層紙 ? 基體材料：電纜紙、牛皮紙 ? 漿料：聚乙烯醇 PVA、甲基纖維素 MC、 甲基纖維素鈉 CMC、改性淀粉，加水配置成漿料，涂漿 ? 堿性電池：復(fù)合膜 ? 主隔膜：隔離防氧化，聚乙烯接枝丙稀酸膜等，面向 MnO2 ? 輔助隔膜：尼龍氈、過氯乙烯無紡布，面向鋅負(fù)極 90 2022/5/31 Break END 2022315 4th Begin 2022322 5th 下節(jié)課內(nèi)容偏少，需加幾個(gè)片子 91 2022/5/31 Review 2022316 ? R06P ? 糊式鋅錳電池 ? 負(fù)極 ,反應(yīng)變成 ? 鋅筒 ， Zn2+ ? 正極：反應(yīng)變成 ? 天然 MnO2 或電解 MnO2,MnOOH ? 隔膜： ? 淀粉漿糊隔離層 +電解質(zhì) 92 2022/5/31 Review 2022316 ? 紙板鋅錳電池 ? 負(fù)極 ,反應(yīng)變成 ? 鋅筒 ， Zn2+ ? 正極：反應(yīng)變成 ? 正極：天然 MnO2 或電解 MnO2,MnOOH ? 隔膜： ? 紙板漿層隔膜 ? 電解質(zhì)： ? 氯化銨 氯化鋅 93 2022/5/31 Review 2022316 ? 堿性鋅錳電池： ? 負(fù)極 ,反應(yīng)變成 ? 鋅粉 ， Zn2+ ? 正極：反應(yīng)變成 ? 正極：電解 MnO2,MnOOH ? 電解質(zhì)： KOH 94 2022/5/31 第四章 鎘 鎳蓄電池 ? 主要內(nèi)容： – 鎘鎳電池概述 – 熱力學(xué)原理 –氧化鎳正極 – 鎘負(fù)極 – 密封鎘鎳電池 – 鎘鎳電池的性能和制作工藝 95 2022/5/31 ? 正極 ：反應(yīng)機(jī)理、鎳電極的特點(diǎn)及存在的問題 ? 電池密封原理 ：工作原理、密封措施。金屬表面產(chǎn)生一層很薄的 CdO鈍化膜 – 充放電循環(huán)過程中鎘的重結(jié)晶使鎘電極真實(shí)表面積不斷收縮 , 極化增大 , 導(dǎo)致發(fā)生鈍化 鎘電極的鈍化 109 2022/5/31 五、密封 Cd/NiOOH蓄電池 ? 密封原理 – 電池為什么難以密封？電池密封有什么好處？ 1. 在儲(chǔ)存和使用時(shí) , 都不可避免地有氣體生成 2. 腐蝕設(shè)備 3. 需要經(jīng)常補(bǔ)加電解液 4. 需要經(jīng)常更換電解液 5. 不能以任意姿態(tài)工作 什么氣體 氫氣 麻煩 氧氣 消除 – 如何做到電池密封？ 110 2022/5/31 – 電池實(shí)現(xiàn)密封的最重要條件是 防止儲(chǔ)存時(shí)產(chǎn)生氣體 和 消除工作時(shí)產(chǎn)生的氣體 – 實(shí)現(xiàn)電池密封必須解決三個(gè)問題： 1. 只產(chǎn)生氧氣：負(fù)極物質(zhì)過量 , 使正極在充電完全而產(chǎn)生氧氣時(shí) , 負(fù)極上仍有未充電的活性物質(zhì)存在 , 保證 負(fù)極上不會(huì)由于過充電而析出氫氣 。 也可以直接制備海綿狀金屬鎘 . 1. CdO的制備：升華法 2. 海綿狀 Cd的制備：電解法 123 2022/5/31 ? 有極板盒式電極的制備 P102 ? 燒結(jié)式電極的制備 – 將活性物質(zhì)填充在 燒結(jié)鎳基體 的微孔中而制備出的電極 – 優(yōu)點(diǎn) : 極片薄，內(nèi)阻低 , 適合大電流放電 , 溫度適應(yīng)范圍廣 (40 ~ 50℃ ), 機(jī)械強(qiáng)度好 . – 缺點(diǎn) : 耗鎳量大 , 制造工藝復(fù)雜 , 生產(chǎn)成本較高 . – 工藝流程 : 多孔鎳基體 (燒結(jié)鎳基體 )制備 → 基板浸漬 → 堿化 → 化成 電極的制備 124 2022/5/31 電極的制備 ? ? （ 1）極板成型 P103 ? 模壓成型 ? 輥壓成型 ? 濕法成型：和漿 刮漿 烘干 ? （２）燒結(jié) ? ２．多孔鎳基板的浸漬及堿化 ? （ 1）化學(xué)浸漬 P104 ? （ 2）電化學(xué)浸漬 P105 ? 125 2022/5/31 電極的制備 ? 粘結(jié)式電極 ? 干式模壓法 ? 濕式拉漿法 ? 發(fā)泡式電極 ? （ 1）粗化 ? （ 2）敏化 ? （ 3）活化 ? （ 4）化學(xué)鍍鎳 ? （ 5） 熱處理 ? 纖維式電極 ? 電沉積鎘電極 ? 密封鎘鎳電池的制造 126 2022/5/31 鎳電極添加劑 ? 添加劑的作用 ? ? ? ，提高使用壽命 ? ? 添加方式： ? ? （化學(xué)鍍） ? 添加劑 ? Mg ? 5. Fe Pb 6. 碳酸鹽 硫酸鹽 7. 稀土 稀土氧化物 127 2022/5/31 鎘鎳電池－ end 128 2022/5/31 鎘鎳電池－概述 1 ? 1899年 W. Jungner發(fā)明 ? 1950年以前 極板盒式 ： 起動(dòng)、照明、牽引、信號(hào)燈 ? 1950－ 1960 燒結(jié)式 大電流放電 ：飛機(jī)、坦克、火車牽引 ? 1960以后 密封式 大功率放電 導(dǎo)彈、火箭、人造衛(wèi)星 ? 1980以后 纖維式、發(fā)泡式 ? 優(yōu)點(diǎn)： 1. 循環(huán)壽命長(zhǎng) 2022－ 4000次 ? 、牢固 ? 3. 自放電小 ? 4. 大電流放電 ? － 40～ 40度 129 2022/5/31 鎘鎳電池－概述 2 ? 缺點(diǎn)： ? 1. 電流效率，能量效率，活性物質(zhì)利用率低 ? 2. 有記憶效應(yīng) ? 3. 環(huán)境污染 ? 大容量電池：極板式 ? 中小電池：半燒結(jié)式、燒結(jié)式、密封箔式 130 2022/5/31 鎘鎳電池－電池分類 ? 按電池結(jié)構(gòu)分： ? 1. 有極板盒式：袋式、管式，活性物質(zhì)在其中 ? 2. 無極板盒式：壓成式、涂膏式、半燒結(jié)式、燒結(jié)式 ? 3. 雙極性電極疊層式 ? 按封口結(jié)構(gòu)分： ? 開口式、密封式、全密封式 ? 按輸出功率分 ? 放電倍率 7～ 15C ? 放電倍率 ～ 7C ? 放電倍率 ～ ? 放電倍率 ? 按外形分：方形（ F） 圓柱形（ Y） 扣式（ B） 131 2022/5/31 鎘鎳電池－工作原理 ? 正極： NiOOH ? 負(fù)極：海綿狀金屬 Cd ? 電解液 KOH、 NaOH ? 正極： 2NiOOH+2e+2H2O==2Ni(OH)2+2OH ? φ0（ NiOOH/Ni(OH)2） = V ? 負(fù)極： Cd+2OH ==Cd(OH)2+2e ? φ0（ Cd(OH)2/Cd） = V ? Cd+2NiOOH+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 ? E= V ( )= V 132 2022/5/31 鎘鎳電池－密封工作原理 ? Why seal？ 為什么要密封？ ? The problem caused from seal密封產(chǎn)生的問題： ? ： 好辦 ? 氫氣麻煩 ? ? 空間（氣室） ? 路線（透氣隔膜） 133 2022/5/31 鎘鎳電池－密封工作原理 ? 水溶液電解質(zhì)電池過充放電時(shí)：氧氣 氫氣 ? 密封時(shí)要防止氫氣，氧氣回到負(fù)極 ? 措施 measure: ? 防氫氣 過充出氧氣 ? ，留氣室 緩沖 便于氧氣遷移 ? 便于氧氣遷移 ? 便于氧氣遷移 ? 5. 反極保護(hù) 正極中加入反極物質(zhì) Cd（ OH） 2 ? 6. 安全閥 ? 7. 正確使用與維護(hù) 134 2022/5/31 鎘鎳電池的電性能 ? 充放電曲線 ? 記憶效應(yīng) ? 循環(huán)壽命 ? 自放電 135 2022/5/31 鎘鎳電池－制造工藝 正極 ? Ni(OH)2 普通 球形 ? 普通 Ni(OH)2 ? NiSO4+2NaOHNi(OH)2+Na2SO4 ? 工藝：沉淀反應(yīng)－－壓濾－－一次干燥－－洗滌 －－二次干燥－－粉碎篩分－－合粉 ① 原材料雜質(zhì)含量 ② 嚴(yán)格控制沉淀?xiàng)l件 ③ 壓濾 ④ 第一次干燥 ⑤ 洗滌 ⑥ 第二次干燥 ⑦ 粉碎 136 2022/5/31 鎘鎳電池－制造工藝 ? 球形 Ni(OH)2 ：密度高，放電容量大，適度晶體缺陷 β ? 制備方法：氨催化液相沉淀法 高壓合成法 ? 氨催化液相沉淀法 ? 混合－沉淀－成化－過濾－洗滌－烘干－球形 Ni(OH)2 ? 反應(yīng)： ? 工藝過程影響因素： ? 負(fù)極活性物質(zhì)制造 ? 1） CdO的制造 ? 2）海綿狀鎘的制造 137 2022/5/31 鎘鎳電池－制造工藝 ? 有極板盒式電極的制造 ? 燒結(jié)式電極的制造 ? ? （ 1）極板成型 ? 模壓成型 ? 輥壓成型 ? 濕法成型：和漿 刮漿 烘干 ? （２）燒結(jié) ? ２．多孔鎳基板的浸漬及堿化 ? （ 1）化學(xué)浸漬 ? （ 2）電化學(xué)浸漬 ? 138 2022/5/31 鎘鎳電池－制造工藝 ? 黏結(jié)式電極 ? 干式模壓法 ? 濕式拉漿法 ? 發(fā)泡式電極 ? （ 1）粗化 ? （ 2）敏化 ? （ 3）活化 ? （ 4）化學(xué)鍍鎳 ? （ 5） 熱處理 ? 纖維式電極 ? 電沉積鎘電極 ? 密封鎘鎳電池的制造 139 2022/5/31 鎘鎳電池－鎳電極添加劑，鎘電極 ? 添加劑的作用 極放電電位 ? ，提高使用壽命 ? ? 添加方式： ? ? （化學(xué)鍍） ? 添加劑 ? Mg ? 5. Fe Pb 6. 碳酸鹽 硫酸鹽 7. 稀土 稀土氧化物 140 2022/5/31 第 5章 H2NiOOH電池－概述 1 概述 H2NiOOH電池 :高壓 H2NiOOH電池 低壓 H2NiOOH電池 從鎘鎳電池到氫鎳電池 表 幾種二次電池的比能量 高壓 H2NiOOH電池 H2NiOOH電池 工作原理 電池反應(yīng) 過充電 過放電 H2NiOOH電池 電池結(jié)構(gòu) ① 壓力容器 ② 鎳電極 141 2022/5/31 第 5章 H2NiOOH電池－概述 1 H2NiOOH電池 電池結(jié)構(gòu) ① 壓力容器 ② 鎳電極 ③ 氫電極 ④ 隔膜 ⑤ 電解液 ⑥ 電極組 背對(duì)背 式 重復(fù)循環(huán)式 H2NiOOH電池 電性能 ① 高壓 H2NiOOH電池 電池充放電特性 ② 自放電特性 ③ 電池工作壽命 142 2022/5/31 H2NiOOH電池 高壓 H2NiOOH電池優(yōu)點(diǎn) 1. 比能量高 2. 壽命長(zhǎng)耐過充過放 3. 可通過氫壓指示荷電狀態(tài) 高壓 H2NiOOH電池缺點(diǎn) 1. 容器耐壓 2 .自放電大 3. 不能漏氣 4. 成本高 5. 體積比能量低 143 2022/5/31 MHNiOOH電池 MHNiOOH電池 History P144 MHNiOOH電池 工作原理 ① 電極反應(yīng) ② 過放電，電池反應(yīng) ③ 過充電，電池反應(yīng) MHNiOOH電池 特點(diǎn) ① 能量密度高，鎘鎳電池 的 ~2倍 ② 電池電壓與鎘鎳電池相當(dāng)，可互換 ③ 可快速充放電，低溫性能好 ④ 可密封，耐過充、過放能力強(qiáng) ⑤ 無毒，無環(huán)境污染 ⑥ 無記憶效應(yīng) 144 2022/5/