镍氢电池基础知识概论课件.pptx
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- 镍氢电池 基础知识 概论 课件
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1、深圳市比苛电池培训教程镍氢电池基础知识1编辑: 王图强教程大纲教程大纲电池是什么电池是什么电池的分类电池的分类镍氢电池之电化学反应机理镍氢电池之电化学反应机理镍氢电池之应用领域镍氢电池之应用领域ROHSROHS指令指令几个认证几个认证镍氢电池之结构镍氢电池之结构镍氢电池之工艺流程镍氢电池之工艺流程镍氢电池之生产设备镍氢电池之生产设备镍氢电池主要材料镍氢电池主要材料镍氢电池之性能指标镍氢电池之性能指标镍氢电池过充过放电镍氢电池过充过放电镍氢电池充电控制镍氢电池充电控制镍氢电池组保护镍氢电池组保护德飞电池之标识德飞电池之标识镍氢个型号电池尺寸镍氢个型号电池尺寸2编辑: 王图强电池是什么什么是电池什
2、么是电池是一种把化学能直接转变成低压直流电能的装置是一种把化学能直接转变成低压直流电能的装置 电池的主要组成部分电池的主要组成部分电极(正负极)电极(正负极) 电解液电解液隔膜隔膜外壳外壳3编辑: 王图强主要电池种类划分4编辑: 王图强什么叫镍氢电池?什么叫镍氢电池? 镍氢电池是指Ni(OH)2为正极、储氢合金粉为负极的二次电池。正极采用镍氢氧化合物Ni(OH)2负极采用储氢合金粉电解质为溶解有KOH、LiOH、NaOH等碱性无机溶液。隔膜为PE、PP或尼龙5编辑: 王图强镍氢电池电化学反应机理镍氢电池电化学反应机理6编辑: 王图强镍氢电池特点镍氢电池特点高能量密度可快速充放 大电流放电特性长
3、循环寿命电化学特性稳定无污染,环保无记忆效应7编辑: 王图强应用领域应用领域动力电池系列个人护理系列 灯具系列无绳电话系列仪表民用电池系列医疗器械8编辑: 王图强动力电池系列电工工具吸尘器园林工具9编辑: 王图强动力电池系列航模电动自行车电动汽车10编辑: 王图强个人护理系列电推剪剃须刀11编辑: 王图强灯具电池矿灯应急灯网标灯12编辑: 王图强灯具电池手电筒草坪灯13编辑: 王图强无绳电话、 民用系列无绳电话民用高容量民用低自放电高低温电池14编辑: 王图强ROHS指令名词解释RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令(Restrict
4、ion of Hazardous Substances)。该标准已于2006年7月1日开始正式实施,主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准,使之更加有利于人体健康及环境保护。该标准的目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚共6项物质,并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。 15编辑: 王图强ROHS有害物质含量指标重金属重金属: : Lead铅; (铅酸电池含有)Mercury汞; Cadmium镉; (镍镉电池)Chromium (VI)六价铬. 某些溴化阻燃剂:某些溴化阻燃剂: Polybrominated biphenyls (PBBs); 多溴联苯 Pol
5、ybrominated diphenyl ethers (PBDEs). 多溴联苯醚 最高限量指标是:最高限量指标是: 镉:镉:0.01%(100 ppm); 铅、汞、六价铬,多溴联苯,多溴联苯醚:铅、汞、六价铬,多溴联苯,多溴联苯醚:0.1% (1000 ppm). 16编辑: 王图强几个安全认证欧盟CE认证美国UL认证中国3C认证17编辑: 王图强欧盟CE认证“CE”“CE”标志是一种标志是一种安全认证安全认证标志,被视为制造商打开并进标志,被视为制造商打开并进入入欧洲欧洲市场的护照。市场的护照。CECE代表欧洲统一(代表欧洲统一(CONFORMITE CONFORMITE EUROPEE
6、NNEEUROPEENNE)。凡是贴有)。凡是贴有“CE”“CE”标志的产品就可在欧盟各标志的产品就可在欧盟各成员国内销售,无须符合每个成员国的要求,从而实现了成员国内销售,无须符合每个成员国的要求,从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。商品在欧盟成员国范围内的自由流通。18编辑: 王图强美国UL认证U LU L 是是 美 国美 国 保 险 商 试 验 所 (保 险 商 试 验 所 ( U n d e r w r i t e r U n d e r w r i t e r Laboratories Inc.Laboratories Inc.)的简写。)的简写。ULUL安全试验所是美安全试
7、验所是美国最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定国最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。的较大的民间机构。 它是一个独立的、非营利的、它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度;确建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度;确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料,同时开展实情调造成生命财产受到损失的资料,同时开展
8、实情调研业务。研业务。19编辑: 王图强中国3C认证所谓3C认证,就是中国强制性产品认证制度,英文名称China Compulsory Certification,英文缩写CCC。 需要注意的是,3C标志并不是质量标志,而只是一种最基础的安全认证。 20编辑: 王图强镍氢电池结构镍氢电池结构正极 活性物质(Ni(OH)2) 导电剂、溶剂、粘结剂、基体 负极 活性物质(储氢合金粉) 粘合剂、溶剂、导电剂、基体 隔膜(PP+PE)电解液(KOH+LiOH + NaOH)外壳五金件(钢壳、盖帽、极耳)21编辑: 王图强镍氢电池结构图镍氢电池结构图22编辑: 王图强镍氢电池结构镍氢电池结构正极正极正极
9、基体:发泡镍(约1.6-1.7mm厚),或冲孔镀镍钢带(0.06-0.08mm厚)正极物质:球镍+亚钴+PTFE正极集流体:镍带(约0.1mm厚)焊点:(约48个)23编辑: 王图强镍氢电池结构镍氢电池结构负极负极负极基体:铜网、钢网(约0.220.32mm厚) 钢带(约0.040.08mm厚)负极物质:MH+HPMC+TEN+SBR24编辑: 王图强镍氢电池结构镍氢电池结构隔膜隔膜l材质:维尼纶或者 PP(聚丙烯)或者 尼龙l厚度:一般为0.100.18mm 25编辑: 王图强镍氢电池结构镍氢电池结构电解液电解液性质: 无色透明液体,具有较强腐蚀性。应用: 主要用于可充电镍氢电池的电解液。规
10、格: 溶质组成 KOH:LiOH:NaOH =40:1:3 (重量比) 溶剂组成 :水 OH-浓度 7mol/l质量指标: 密度(25)g/cm3 1. 30.03 电导率(25) 10.40.5 mscm26编辑: 王图强镍氢电池生产工艺流程配料卷绕封口包装上粉或拉浆切小片化成注液裁大片27编辑: 王图强配料工艺流程配料工艺流程正极干粉处理正极混干粉配P粘结剂加入导电剂加入合金粉负极搅拌正极上粉负极拉浆正极负极28编辑: 王图强正极上粉工艺流程正极上粉工艺流程送 带上 粉正极粉料 碾压裁小片29编辑: 王图强负极拉浆工艺流程负极拉浆工艺流程送 带上 浆 负极浆料 负极裁片烘烤碾压30编辑:
11、王图强制片工艺流程制片工艺流程正极裁小片正极浸胶正极焊极耳负极裁小片负极称重正极贴胶纸卷绕卷绕正极软化正极称重31编辑: 王图强装配工艺流程装配工艺流程卷绕滚槽压芯注碱正、负极片配片隔膜隔膜裁剪测短路放面片、涂胶圈盖组合焊盖帽压盖帽封口32编辑: 王图强化成工艺流程化成工艺流程高温烘烤化成高温烘烤半成品入库补充电分容测电压抽测内阻预充电33编辑: 王图强单体电池包装工艺流程单体电池包装工艺流程挑外观测内阻测电压客户装盒、包装单体包装34编辑: 王图强组装电池包装工艺流程组装电池包装工艺流程单体电池包装点焊连接片打胶水客户组合套管收缩点焊引出片喷码印字装盒装箱单体电池全检电压内阻35编辑: 王图
12、强镍氢电池生产所用设备搅拌机拉浆机(上粉机)裁切机辊压机卷绕机点焊机注液机化成检测柜36编辑: 王图强镍氢电池主要材料-正极球形氢氧化亚镍NiO(H)2 绿色球形粉末粒径715m半导体,电子不导电,需要氧化亚钴导电;覆钴球镍 黑色粉末,包覆氧化亚钴导电,充电后形成黑色NiOOH氧化亚钴CoO 灰褐色粉末易氧化,真空包装粒径 0.45m充电时能形成导电网络,正常充电形成CoOOH导电网络,过放后容易被破坏发泡镍99%Ni,金属灰色多孔状,孔率95%,用于导电和支撑球镍的骨架37编辑: 王图强镍氢电池主要材料-负极贮氢合金MH 金属灰色粉末粒径3040m导体,电子导电;主要成分为稀土,Ni,Co,
13、Mn,Al炭黑黑色粉末粒径310m导体,电子导电,形成葡萄链状结构导电;铜网棕红色 99.99%铜网状结构导电;合金粉的支持骨架38编辑: 王图强镍氢电池主要材料-电液-隔膜-钢壳KOH-氢氧化钾含量9095% 白色片状固体,属强碱,有强腐蚀性。易溶于水,放出大量的热;碱液为30%KOH,含有NaOH,LiOH,H2O,OH-浓度78ml/L,比重1.30g/mL隔膜1.PP材质,多空结构,可以离子通过,但是电子不能通过,耐强碱液腐蚀;2. 高性能的有磺化处理,接枝处理,提高自放电。钢壳1. CPCEN钢材,内外壳镀镍,耐强碱液腐蚀;2. 柔韧性好,耐深冲。3. 耐腐蚀,不生锈;4. 圆柱形,
14、一端开口,厚度0.2mm;39编辑: 王图强镍氢电池材料-盖帽、密封圈盖帽-正面1. CPCC钢材,表面镀镍,耐强碱液腐蚀;2. 分上下两层,点焊连接。3. 上盖有35个排气口;4. 圆型,下盖有一个防爆孔;盖帽 反面 5. 中间为防爆球,三元乙丙橡胶;密封圈 1. 中空圆形,内径和盖帽配套,外径和钢壳内径配套;2. 底部有突出的台阶;3. 材料为尼龙-6640编辑: 王图强镍氢电池材料正极胶带1. 材质:PP;2. 宽度410mm;3.厚度:0.06mm3. 防卷绕短路以及极耳碰到钢壳;4. 耐强碱腐蚀;正极极耳1. 材质:纯镍带,镀镍钢带;2. 宽度2.56mm;3.厚度:0.10.12m
15、m3. 作用为正极集流4. 抗氧化以及耐强碱腐蚀;41编辑: 王图强镍氢电池性能常规性能: 容量 电压 内阻可靠性性能: 循环寿命 放电平台 自放电 贮存性能 高低温性能安全性能 过充 短路 过放 针刺 跌落 振动42编辑: 王图强容量电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量,以符号C或It表示。常用的单位为安培小时,简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。IEC容量测试方法43编辑: 王图强IEC容量测试方法放电:0.2C1.0V/cell充电:0.1C16hrs搁置:1-4hrs放电:0.2C1.0V/cell环境温度:20544编辑:
16、王图强容量分类理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池,常用比容量的概念,即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量,单位为Ah/kg(mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积,单位为 Ah或者mAh,其值小于理论容量。额定容量也叫保证容量,是按国家或有关部门颁布的标准,保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。45编辑: 王图强电压 开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。 工作电压 工作电压指电
17、池接通负载后在放电过程中显示的电压,又称放电电压,见放电曲线。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。 电池在接通负载后,由于欧姆电阻和极化过电位的存在,电池的工作电压低于开路电压。 充电电压 充电电压指电池在充电时电池两端的电位差,见充电曲线。46编辑: 王图强充电曲线VVmax-V1一般情况,V取5mV或10mVVV1Vmax47编辑: 王图强镍氢电池不同电流充电特性由图看出,在较高电流充电后期必然出现充电电压下由图看出,在较高电流充电后期必然出现充电电压下降和温度上升的现象,由此可以作为快速充电的控制降和温度上升的现象,由此可以作为快速充电的控制方法,即用方法,即用V和和t控制;电流越大,
18、充电电压越高控制;电流越大,充电电压越高.48编辑: 王图强镍氢电池不同温度充电曲线由图看出,环境温度越高,充电电压越低由图看出,环境温度越高,充电电压越低.49编辑: 王图强内阻电流通过电池内部时受到阻力,使电池的电压降低,此阻力称为电池的内阻。电池的内阻不是常数,在放电过程中随时间不断变化,因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在,使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压,充电时端电压高于电动势和开路电压。欧姆电阻遵守欧姆定律;极化电阻随电流密度增加而增大,但不是线性关系,常随电流密度的对数增大而
19、线性增大。 50编辑: 王图强循环寿命电池在完全充电后完全放电,循环进行,直到容量衰减为初始容量的60%,此时循环次数即为该电池之循环寿命循环寿命与电池充放电制度有关IEC寿命测试标准实达内部寿命测试标准镍氢电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次(行业标准),最高可达800-1000次。51编辑: 王图强比苛电池内部寿命测试方法放电:0.2C1.0V/Cell搁置:20min1充电:1C72min或-V=10mV/Cell2搁置:30min3放电:1C1.0V/Cell4搁置:2min循环:从1 到4循环500次结束 52编辑: 王图强IEC寿命测试标准53编辑: 王图强放电平台镍氢
20、电池完全充电后,放电至1.2V时的容量记为C1,放电至1.0V时的容量记为C0,C1/C0称为该电池之放电平台行业标准1C放电平台为70%以上,我们现在可以作到83%-85%放电平台对电池使用效果影响最大,关系到用户实际使用效果或使用时间的长短54编辑: 王图强典型放电曲线55编辑: 王图强镍氢电池不同电流放电曲线56编辑: 王图强镍氢电池不同温度下的放电曲线57编辑: 王图强镍氢电池温度特性NiMH电池在电池在20条件下的放电性能最佳。由于低条件下的放电性能最佳。由于低温下温下(0以下以下)MH的活性低和高温时的活性低和高温时(40以上以上)MH易易于分解析出于分解析出H2,致使电池的放电容
21、量明显下降,甚,致使电池的放电容量明显下降,甚至不能工作。至不能工作。58编辑: 王图强自放电电池完全充电后,放置一个月。然后用1C放电至1.0V,其容量记为C2;电池初始容量记为C0;1-C2/C0即为该电池之月自放电率国际IEC标准镍氢电池月自放电率为40%,行业标准为30,我们可以做到20%以内(IEC荷电保持率测试)电池自放电与电池的放置性能有关,其大小和电池内阻结构和材料性能有关59编辑: 王图强IEC荷电保持率测试在环境温度202下,0.2C放电至1.0V/Cell,0.1C充16小时,开路搁置28天后,再以0.2C放电至1.0V,要求放电时间 不小于180min(额定容量的60以
22、上)60编辑: 王图强记忆效应记忆效应是针对镍镉电池而言的,由于传统工艺中负极为烧结式,镉晶粒较粗,如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电,镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低。要消除这种效应,有两种方法,一是采用小电流深度放电(如用0.1C放至0V)一是采用大电流充放电(如1C)几次。镍氢电池无记忆效应。61编辑: 王图强镍氢电池充电第一阶段第一阶段 当
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