镍镉电池结构和优点

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。

    镍镉电池结构和优点

    镍镉电池的材料

    电池的分类有很多种，在化学电池中不可充电用完就扔掉的电池称为一次电池，可以多次可充电再使用的电池称为二次电池，而镉镍电池是属于二次电池中碱性蓄电池的一种。镍镉电池在材料方面阳极是使用过氧氢氧化镍，阴极使用镉化合物之活性物质，电解液则是使用氢氧化钾等碱性水溶液。当对镉镍蓄电池充电时，会在阳极上面产生氢氧化镍，在阴极上面产生金属镉，因而在两极间形成了电位差。将镍镉电池的阳极和阴极两端外接负载放电时，阴极端产生带负电的电子经由外接负载流向阳极，因此提供能量供外部负载消耗。

    由于镍镉电池的功率容量大且为可充电式，所以它经常被用作转动器的电源，小至闪光灯，大至潜水艇。

    全密封的镉镍电池发行不久后，镉镍蓄电池的使用者，即发现其电压上的麻烦，不止会导致电池的损坏且会使之爆开。镍镉电池是由密封可充电的子电池（cell）以串联/并联方式所组合而成。如果串联的子电池没有相同容量，则在放电电流大的使用情况下，其中一个子电池可能会比其它的子电池先放完电。在这种情况下，如用电池充电器充电的话，会损害到电池，甚至爆开。然而，目前电池制造技术的进步，已降低了上述的威胁，而且便用者能利用辅助技术以避免电池反向或降低对电池的威胁。

    为了解释电池反向的影响，假设有三个1.25V的密封式可充电的镍镉电池串联在一起，以供应闪光灯3.75V的电源。假如此三个电池的容量都一样，则它们传输到负载的额定化学电能应该一样，而且三个电池含在同一时间放完电。3.75V的平均工作电压，使用10小时的情况下。其平均电流大约为100mA。

    在正常的使用情况下，此三个电池的电子，应出电池的负端经由负载电路，再回到正端（与电流方向相反）。而电池内部的子电池之间的电子流动方向，乃由各子电池的金属部分通过接触部分，到达邻近子电池的中心部位。但是，如果其中有一个电池，在其它二个电池尚未放完电之前，即已放完电时，则此放完电的电池，就是一个电阻器罢了；而此时，整个电源系统大约只能提供2.5V的电压。电池完全放电时的电阻大小，乃跟据其止端接受电子，电解液离子传导电子以及负端放出电子的能力而定。

    典型的镍镉电池两端的金属片，是由精纯的镍粉所制成。其制造过程中，产生一个多孔的结构，80%小孔的平面区域约为0.2M2/gm。这些小孔当中，部分侵入活性化学材料，其余的部分，则侵入电解液。

    浸在没充电的正极金属片中的活性材料是氢氧化亚镍（Nic-kelHydroxide）；如此金属片被充电的话，氢氧化亚镍就反应成氢氧化镍（NickelicHydroxide）。没充电的负极金属片，乃含有氢氧化镉

（CadiumHydroxide）。当金属片被充电后，氢氧化镉则反应成金属镉。所以金属片的极性，乃由化学的浸透方法来决定。

    在镍镉电池中，放电化学反应的方向与充电反应的方向相反。当电池充电太多或反向充电的话，其反应的主要生成物为氢气和氧气。正极金属片如被充饱和的话，则所有氢氧化亚镍全部变成氢氧化镍；因为此时已没有氢氧化亚镍了，故想要继绩充电的话，则传会产生氧气罢了。而在负极中，当所有的氢氧化镉皆已反应成金属镉后，如再继绩充电的话，则仅会产生氢气而已。

    镍镉电池的工作原理

    镍镉电池是以羟基氢氧化镍为正极，金属镉为负极，水溶性氧化钾溶液为电解质，在镍镉电池充电和放电的化学反应过程中，电解液基本上不会被消耗。为了提高寿命和改善高温性能，通常在电解液中加入氧化锂。

    镍镉电池的构造

    图4-6为镍镉电池构造，镍镉电池的每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板和负极板之间的隔板组成。将单体电池按不同的组合装置在不同塑料外壳中，可得到所需要的不同电压和不同容量的镍镉电池总成，在市场上有多种不同型号规格的镍镉电池总成可供选择。在灌装电解液，并经过充电后，就可以从电池的接线柱上引出电流。

    镍镉电池的特点

    镍镉电池的工作电压较低，单体电池的标称电压为12Vo比能量为ssVV.h/kg，比功率可以超过225W/kg，循环使用寿命达2000次以上。可以进行快速充电，充电15min可恢复50%的容量，th可恢复IOO%的容量，但一般情况下完全充电需要6ho深放电达100%.自放电率低于0.5%／天。可以在一40～80℃的环境温度条件下正常工作。快速充电能力强，18min即可从40%达到80%。

    镍镉电池有记忆效应，镍镉电池中采用的镉（Cd）是一种有害的重金属，在电池报废后必须进行有效的回收，这点在国外已能实现。镍镉电池的成本约为铅酸电池的4～5倍，初始购置费用较高，但镍镉电池的比能量和循环使用寿命，都大大地高于铅酸电池，因此，在电动汽车实际使用时，总的费用不会超过铅酸电池的费用。由于镍镉电池使用性能比铅酸电池好，在EV.FCEV和HEV、纯电动汽车中得到广泛地应用。克莱斯勒公司的面包车、标致106型EV、雪铁龙以及日本本田汽车公司、日产电动汽车公司等生产的EV上都采用了镍镉电池。