镍镉电池原理及充电方法.docx

镣镉/镣氢电池的原理及充电方法作者:
镣镉/镣氢电池的发展1899年，WaldmarJungner在开口型镣镉电池中，首先使用了镣极板，几乎与此同时，ThomasEdison发明了用于电动车的镣铁电池。遗憾的是，由于当时这些碱性蓄电池的极液中的两个氢氧根离子0H仑吉合生成氢氧化镉Cd（0H）2沉积到负极板上。
2e-ACd2+CdA+-2e-h2OH-一Cd（OH）3
（2）正极反应正极板上的活性物质是氢氧化镣（NiOOH品体。镣为正三价离子（Ni3+）,晶格中每两个镣离子可从外电路获得负极转移出的两个电子，生成两个二价离子2Ni2+。与此同时，溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板，与晶格上的两个氧负离子结合，生成两个氢氧根离子，然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起，与两个二价镣离子生成两个氢氧化亚镣品体。
2NiQOH二2N严+2OET+2O旷+N—2N甘迢3。-*2H2OIT
+)2N产+20八+2申+20ITf
2NQOH+2氐0+2耳一2血(0氐+201?
将以上两式相加，即得镣镉蓄电池放电时的总反应:
充电过程中的化学反应充电时，将蓄电池的正、负极分别与充电机的正极和负极相连，电池内部发生与放电时完全相反的电化学反应，即负极发生还原反应，正极发生氧化反应。
（1）负极反应充电时负极板上的氢氧化镉，先电离成镉离子和氢氧根离子，然后镉离子从外电路获得电子，生成镉原子附着在极板上，而氢氧根离子进入溶液参与正极反应：（2）正极反应在外电源的作用下，正极板上的氢氧化亚镣品格中，两个二价镣离子各失去一个电子生成三价镣离子，同时，品格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子，将氧负离子留在晶格上，释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合，生成水分子。然后，两个三价镣离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合，生成两个氢氧化镣品体：
2N?+—2t一产2OK-a2O3-+2H+2Ni3*+202-+20H-A2NiOOH
+)2百・+2OITf
2Ni(OH)2—2e+2OH—A2NL00H+2H2O将以上两式相加，即得镣镉蓄电池充电时的电化学反应充电2Ni(OHJ2+Cd(OH)2
律ZHiOOH+Cd+2H2O
蓄电池充电终了时，充电电流将使电池内发生分解水的反应，在正、负极板上将分别有大虽氧气和氢气析出，其电化学反应如下：
员极2狂0十汁20左
半)正极jA0-2LyO3+IaO
总反应Hj+A-Ozf
从上述电极反应可以看出，氢摒化钠或氢氧化钾并不直接参与反应，只起导电作用。从电池反应来看，充电过程中生成水分子，放电过程中消耗水分子，因此充、放电过程中电解液浓度变化很小，不能用密度计检测充放电程度。
端电压充足电后，立即断开充电电路，，-。
镣镉蓄电池的端电压随充放电过程而变化，可用下式表示：
U充=E充+1充R内U放=E放-I放R内从上式可以看出，充电时，电池的端电压比放电时高，而且充电电流越大，端电压越高；放电电流越大，端电压越低。
当镣镉蓄电池以标准放电电流放电时，。采用8h率放电时，，电池即放完电。
容虽和影响容虽的主要因素蓄电池充足电后，在一定放电条件下，放至规定的终止电压时，电池放出的总容虽称为电池的额定容虽，容虽Q用放电电流与放电时间的乘积来表示，表示式如下：
Q=l?t(Ah)镣镉蓄电池容虽与下列因素有关：
活性物质的数虽；放电率；电解液。
放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，蓄电池的容虽越小。
使用不同成分的电解液，对蓄电池的容虽和寿命有一定的影响。通常，在高温环境下，为了提高电池容虽，常在电解液中添加少虽氢氧化锂，组成混合溶液。实验证明：每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂，在常温下，容:S可提局4%~5%在40C时，容H可提局20瞬而，电解液中锂离子的含虽过多，不仅使电解液的电阻增大，还会使残留在正极板上的锂离子(Li+)慢慢渗入品格内部，对正极的化学变化产生有害影响。
电解液的温度对蓄电池的容虽影响较大。这是因为随着电解液温度升高，极板活性物质的化学反应也逐步改善。
电解液中的有害杂质越多，蓄电池的容虽越小。主要的有害杂质是碳酸盐和硫酸盐。它们能使电解液的电阻增大，并且低温时容易结品，堵塞极板微孔，使蓄电池容虽显著下降。此外，碳酸根离子还能与负极板作用，生成碳酸镉附着在负极板表面上，从而引起导电不良，使蓄电池内阻增大，容虽下降。
内阻镣镉蓄电池的内阻与电解液的导电率、极板结构及其面积有关，而电解液的导电率又与密度和温度有关。电池的内阻主要由电解液的电阻决定。氢氧化钾和氢氧化钠溶液的电阻系数