镍镉电池的结构及优点

采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池，下面我们一起来看看镍镉电池结构和优点。

镍镉电池的结构及优点

镍镉电池材料

电池有很多种。化学电池中，不能充电又不能扔掉的叫原电池，可以多次充电的叫二次电池，镍镉电池是二次电池中的碱性电池之一。在材料方面，镍镉电池以过氧化镍为阳极，镉化合物为活性物质为阴极，氢氧化钾等碱性水溶液为电解液。镉镍电池充电时，阳极会产生氢氧化镍，阴极会产生金属镉，从而在两个电极之间形成电位差。当镍镉电池正负极两端的外部负载放电时，阴极端产生的带负电的电子通过外部负载流向阳极，从而为外部负载提供能量消耗。

镍镉电池由于其大容量和可充电性，经常被用作从手电筒到潜艇等各种旋转器的电源。

全密封镉镍电池发布后不久，镉镍电池用户发现电压故障不仅会对电池造成损坏，还会使电池爆裂。镍镉电池由串联/并联的密封可充电子电池组成。如果串联连接的子电池容量不同，当放电电流较大时，其中一个子电池可能比其他子电池先放电。这种情况下，如果用电池充电器充电，电池会损坏甚至爆裂。然而，目前电池制造技术的进步已经降低了上述威胁，用户可以使用辅助技术来避免电池反转或减少对电池的威胁。

为了说明电池反转的影响，假设三节1.25V密封式可充电镍镉电池串联，为闪光灯提供3.75V电源。如果三节电池容量相同，那么它们传递给负载的额定化学能应该是相同的，三节电池应该同时放电。平均工作电压3.75伏，使用10小时。它的平均电流约为100毫安。

在正常使用条件下，三节电池的电子应该通过负载电路从电池的负极端子流出，然后返回正极端子(与电流方向相反)。电池中子电池之间的电子流方向是从每个子电池的金属部分通过接触部分到相邻子电池的中心部分。但如果其中一节电池在另外两节电池放电之前放电，那么放电的电池只是一个电阻；此时整个供电系统只能提供2.5V左右，电池完全放电时的电阻取决于其端子接受电子的能力，电解质离子传导电子的能力，负极端子释放电子的能力。

典型镍镉电池两端的金属片由纯镍粉制成。在制造过程中，产生多孔结构，80%的孔的平面面积约为0.2M2/gm。这些小孔有的侵入活性化学物质，有的侵入电解质。

浸没在不带电的正极金属片中的活性材料是镍基氢氧化物)；。当金属片带电时，氢氧化镍反应生成氢氧化镍。不带电荷的负极金属片含有氢氧化镉

(氢氧化镉).当金属片带电时，氢氧化镉反应生成金属镉。因此，金属板的极性由化学浸泡法决定。

在镉镍电池中，放电化学反应的方向与充电反应的方向相反。当电池充电过多或反向充电时，其反应的主要产物是氢气和氧气。如果正金属片饱和，所有氢氧化镍都会变成氢氧化镍；因为此时没有氢氧化镍，如果要继续充电，只会产生氧气。在负极中，当所有的氢氧化镉都反应成金属镉后，如果继续充电只会产生氢气。

镍镉电池的工作原理

镍镉电池以氢氧化镍为正极，金属镉为负极，水溶性氧化钾溶液为电解液。镍镉电池在充放电的化学反应过程中，基本不会消耗电解液。为了延长寿命和提高高温性能，通常在电解液中加入氧化锂。

镉镍电池的结构

图4-6是镍镉电池的结构。镍镉电池的每个单体电池由正极板、负极板和安装在正极板和负极板之间的隔板组成。根据不同的组合，将单个电池安装在不同的塑料外壳中，可以获得不同电压和容量的镍镉电池组件。市场上有许多不同类型和规格的镍镉电池组件可供选择。电解液充满并充电后，电流可以从电池的端子流出。

镉镍电池的特性

镍镉电池工作电压低，单节电池标称电压12Vo，比能量ssVV.h/kg，比功率可超过225W/kg，循环使用寿命可达2000次以上。可快速充电，充电15分钟后可恢复50%容量，IOO%容量可通过th恢复。但一般满充需要6ho深度放电才能达到100%，自放电率低于0.5%/天。可在40 ~ 80℃正常工作。快速充电能力强，18分钟可从40%达到80%。

镍镉电池具有记忆效应，镍镉电池中使用的镉(Cd)是一种有害的重金属，电池报废后必须进行有效回收，国外已经实现。镍镉电池成本约为铅酸电池的4-5倍，初购成本较高。然而，镍镉电池的比能量和循环寿命远高于铅酸电池。所以实际使用电动汽车时，总成本不会超过铅酸电池。镍镉电池广泛应用于电动汽车。FCEV、混合动力汽车和纯电动汽车，因为它们的性能比铅酸电池更好。镍镉电池用于克莱斯勒面包车、标致106电动汽车、雪铁龙电动汽车、日本本田汽车公司和日产电动汽车公司。