影响镍氢电池性能的因素及制作技术探讨

摘要：镍氢电池是当前广泛应用的一种，在电池行业中有着较高的比重。而关于其制作技术和性能影响因素的控制，就成了保证产品质量的关键。文章将就影响镍氢电池性能的因素及制作技术进行探讨。

关键词：镍氢电池；影响因素；制作技术

中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0085-02

影响镍氢电池性能的因素有很多，包括正、负极板的基材，贮氢合金的种类，活性物质的颗粒度，添加剂的类别和数量，以及制作工艺、电解液、隔膜、化成工艺等许多方面。在生产的过程中，只有掌握其影响因素，并运用正确的技术，才能保证产品的质量。

1影响镍氢电池性能的因素

1.1正极添加CoO对电极性能的影响

在生产过程中，为了形成高导电性的CoOOH，并能够在活化阶段充电过程中，被氧化成CoOOH，进而提高极板的导电性，因此常常会将钴添加到Ni（OH）2电极中。因为，此反应具有不可逆，所以添加Co对电极的容量是没有用的。而在Ni（OH）2电极中添加钴，可以有效的增加其质子导电性和电子导电性，从而实现提高正极活性物质利用率的目的，能够很好的改善充放电性能和增大析氧过电位，并可以降低充电电压，最终实现充电效率的提高。但是，其也有一定的缺点，比如说添加过量的钴，就可能不导致镍氢电池成本增加，而且还将降低放电电位。

①不同钴添加剂对容电量的影响。一般来说或，表面部分氧化的CoO将会显示出很好的活性，而那些表面没有经预氧化的CoO（即S-CoO），虽然也会表现出一定的活性，但因为其在空气中不稳定，所以和氧气接触深度氧化，最终会导致其活性降低。

②不同氧化度的影响。一般来说，随着表面氧化度的加深，CoO的活性会随之逐渐降低，不过在20％以前，其下降不会很明显，而当氧化度超过20％时，其活性将会迅速而急剧的下降。这是主要是因为其表面高价态的Co3O4太多而影响到CoO在化成时的转变。

③添加量对正极利用率的影响。一般而言，添加极少量的（2Wt％）表面未经预氧化的CoO，都可以获得较高的正极活性物质利用率，而在5Wt％～l0Wt％之间获得的效果最佳。如果、加入量高于l0Wt％，那结果是镍氢电池容量下降，这主要是因为其添加量太高，直接导致了活性物质填充量的减少，因此镍氢电池容量没有办法提高，而且也加大正极制作成本。

④钴加入量对镍氢电池大电流放电性能的影响。加入钴对改善镍氢电池大电流放电性能具有非常好的效果，一般来说是加人的量越多，其大电流放电性能就越好，不过，假如加入量过多，那一方面会造出成本升高，另一方面是会导致镍氢电池容量下降，因此，在生产过程中应该尽量保持为5Wt％～10Wt％的合适比例。

1.2电解液对镍氢电池性能的影响

电解液作为镍氢电池的重要组成部分，它的组成、浓度、数量的多少以及杂质的种类和数量都将对镍氢电池的性能产生至关重要的影响。它直接影响镍氢电池的容电量、内阻、循环寿命、内压等性能。通过对比发现，电解液一般采用大约6mol/L的KOH溶液（也有以一定NaOH代替KOH的），当然，电解液中也有加入少量其他成分如LiOH等，但对一些杂质诸如碳酸盐、氯化物、硫化物等均要求较高。

1.3电解液中杂质及LiOH对镍氢电池性能的影响

在长期充放电过程中，KOH的颗粒会逐渐变粗，使充电困难。原因是温度过高、电解液浓度大以及有金属杂质存在。当加入LiOH时，它能吸附在活性物质颗粒周围，防止颗粒增大，使其保持高度分散状态。但加入LiOH不宜过多，否则会影响电活化进程。一般认为铁会降低析氧过电压，使镍氢电池充电效率下降，碳酸盐在电极表面会生成薄膜，使镍氢电池内阻增大；硫化物会形成树枝状生成物，造成镍氢电池短路；硅酸盐可使电极容量损失；氯化物则造成电极腐蚀；而有机化合物却会增加自放电效应及发生副反应等，因此必须控制。

2镍氢电池充电控制技术

虽然镍氢DS2711/DS2712充电器与镍镉充电器相似，但是镍氢充电器采用T/dt方法终止充电，这种方法是当前镍氢电池充电的最佳方式。由于镍氢电池充电结束时，其电压下降幅度不大，因此在低充电速率（低于0.5C，这取于温度）之下，往往不会出现电压下降。

DS2711采用线性控制结构，DS2712采用开关控制结构。这些充电器有4种充电模式：预充电、快速充电、浮充和涓流充电。这主要是为了更好的地延长工作时间、节约电池能量。在浮充模式下，电池充满后充电速率被切换到一个比较低的速率（对于DS271l而言是25％）。

除监控功能外，DS2711/DS2712充电器还带有内部计时器，通过连接到TMR脚的外部电阻设定最大充电时间，可将快速充电时间设置为0.5～10h。浮充时间可设定为最大充电时间的一半（0.25～5h）。根据所要求的充电时间（TAPPROX），由下式计算电阻R的阻值：

R=TAPPROX/1.5

快速充电模式下，如果超过最大充电时间，充电器会从快速充电模式切换到浮充模式，同时复位计时器。计时器开始为浮充过程计时，如果达到预定的浮充时间，充电器将从浮充模式切换到涓流模式。

CPl、CP2用于监视电压，THMl、THM2配合热敏电阻用来监测电池的温度。TMR（计时器）和RsNs（检流电阻）用于设定充电时间和充电电流。DS2711/DS2712的另外一个特性是可以检测电池充电故障和碱性原电池。如果发生这些情况，充电器会自行关机。

全新的镍氢AA电池的典型内阻为30～100 mfl，碱性电池的内阻一般为200～300mΩ（根据充电状态，最高可到700mΩ），出现故障的充电电池会有很高的内阻。DS2711／DS2712通过检测到的电池电压（CPl和CP2）和已设定的充电电流可以计算出待充电电池的内阻。

CTST脚用于电池内阻的测量。UcTsT是充电过程中的电池电压减去无充电电流时的开路电池电压（OCV）后的差值。这个值等于充电电流乘以电池内阻的乘积。如果检测引脚（CPl、CP2和VNl）与电池没有采用Kelvin连接，引线电阻也将计人测量值，这会影响UcTsT。计算外部电阻RcTsT的公式为

UcTsT=8 000（V2/A）/UCTST

式中，UcTsT=ICHARGE×RCELL。

例如，当以c/2速率（1.1A）为2 200 mAh的镍氢电池充电时，选择RCELL=150 mΩ为电池内阻门限时，UcTsT将为UcTsT=ICHARGE×RcELL=1.1 A×150 mΩ=0.165 V，或RcTsT=8 000（V2/A）/0.165 V=48 485 Ω。

注意，1％标准的阻值为48.7 kΩ，如果超过UcTsT门限（本例中>0.165 V），表明电池内阻高于150 mΩ，芯片会提供逻辑指示或出错信息指示（LEDl、LED2），同时停止充电过程。

3结语

总而言之，在镍氢电池的生产过程中，生产厂家必须要掌握影响电池性能的各种因素，才能更好的保证产品的质量，同时还需要以较为合理和先进的生产技术作为保障，才能整体上提高整个生产的效率和质量。

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