镍镉电池和镍氢电池

镍镉电池和镍氢电池 镍氢电池 镍氢电池:是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。 知名厂商 品胜、南孚、爱国者等 发明人 Stanford Ovshinsky可能并不是家喻户晓的名字，但确是改变历史的人，他发明的镍金属氢化物电池已经改变了我们的生活，这位伟人于美国时间2012年10月17号周三晚上在和癌症的斗争中不幸去世，享年89岁。在他50年的工作生涯中，共为美国提供了400多项技术专利，涵盖镍 Stanford Ovshinsky 氢电池，氢燃料电池，和薄膜太阳能电池等各方面。 1960年，斯坦福和他的妻子艾丽斯成立了能量转化设备公司(ECD)，专门致力于开发能源相关的东西，而所有的产品都被冠以Ovonics的标签。 当然，在斯坦福所有的发明中，最优秀的莫过于镍氢反应电池。这是一款可用于为混合型汽车充电的便携电池，同时它也非常地环保。通用EV1汽车就采用了这种电池。 另外值得一提的是，出生于1922年的斯坦福并没有上过大学，他可以说是一位自学成才的发明家。 化学成分 镍氢电池中的―金属‖部分实际上是金属氢化物。 用在镍氢电池的制造上，它们主要分为两大类。最常见的是AB5一类，A是稀土元素的混合物(或者)再加上钛(Ti);B则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)，(或者)还有铝(Al)。而一些高容量电池的―含多种成分‖的电极则主要由AB2构成，这里的A则是钛(Ti)或者钒(V)，B则是锆(Zr)或镍(Ni)，再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和(或)锰(Mn)。所有这些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金属氢化物。电池充电时，氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来，由这些化合物将它吸收，避免形成氢气(H2)，以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时，这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。 行情 镍氢电池现主要应用于混合电动车。2011年HEV市场占56%，零售市场(包括遥控车、玩具、家用电器、数码摄像机)占24%，无绳电话占11%，其他市场为9%。 世界镍氢电池主要由中国和日本企业生产，占全球产量的95%以上。全球镍氢电池70%以上在中国生产，中国镍氢电池企业主要包括超霸、豪鹏、比亚迪、环宇、科力远、力可兴、三普(九夷能源)、迪生、三捷、量能、格瑞普等。日本企业松下、汤浅、三洋已将小型镍氢电池生 产转移到中国。HEV用大型镍氢电池主要在日本生产，生产企业主要为Primearth电动车能源公司(PEVE)和三洋电机，由于松下和三洋合并，而松下的湘南工厂卖给了中国科力远。因此，大型镍氢电池已主要由松下生产。 我国镍氢电池增长乏力，近几年的产品产值、产量均未超过2008年的高峰。2011年，镍氢电池的产值、产量分别为55亿元、9.5亿只，与2008相比分别下降15.38%、26.36%。产品规模的缩小使得镍氢电池更不具规模经济，未来情景堪忧，其发展空间仍然取决于混合电动车的应用情况。 储氢材料 镍氢电池作为当今迅速发展起来的一种高能绿色充电电池，凭借能量密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无污染等优点在笔记本电脑、便携式摄像机、数码相机及电动自行车等领域得到了广泛应用。为了促进镍氢电池性能的提升，对负极储氢材料的研究从未间断。 从狭义上讲，储氢材料是一种能与氢反应生成金属氢化物的物质;但是它与一般金属氢化物有明显的差异。即储氢材料必须具备高度的反应可逆性，而且，此可逆循环的次数必须足够多，循环次数超过5000次。实际上，它必须是能够在适当的温度、压力下大量可逆的吸收和释放氢的材料。 对于理想的金属储氢材料应具备以下条件:1、在不太高的温度下，储氢量大，释放氢量也大;2、原料来源广，价格便宜，容易制备;3、经多次吸、放氢，其性能不会衰减;4、有较平坦和较宽的平衡压力平台区，即大部分氢均可在一持续压力范围内放出;5、易活化，反应动力学性能好。 用于镍氢电池负极储氢材料的主要是金属(或合金)储氢材料，氢几乎可以同周期表中的各种元素反应，生成各种氢化物或氢化合物。但并不是 所有金属氢化物都能做储氢材料，只有那些能在温和条件下大量可逆的吸收和释放氢的金属或合金氢化物才能做储氢材料用。 储氢合金材料在镍氢电池中有着重要地位，因此研究储氢材料对提高镍氢电池性能有着举足轻重的作用。 型号尺寸 通常有A、AA、AAA、AAAA、AAAAA、SC、D、F等，民用电池5号为AA电池，7号为AAA电池，1号为D电池，2号为C电池。 AA大，AAA小 D型电池 SC电池 重量 以每一个单元电池的额定电压来看，镍氢与镍镉都是1.2V，而锂电池却为3.6V，锂电 镍氢电池 池的电压是其他两者的3倍。并且同型电池的重量锂电池与镍镉电池几乎相等，而镍氢电池却比较轻。可知，每一个电池本身重量不同，但锂电池因3.6V高电压，在输出同等电压的情况下使的单个电池组合时数目可减少3分之1而使成型后的电池重量和体积减小。特性电压 = 1.2V能量?重量 = 30-80 Wh/kg (瓦特小时/千克) 即 108-880kJ/kg (千焦耳/千克)能量?体积 = 140-300 Wh/L (瓦特小时/公升)即 504-1188kJ/kg (千焦耳/千克)自放电率 = 一般为每月 30%，低自放电型号为每年15-30%充放电循环次数 = 500 -1000次记忆效应 镍氢电池与镍镉电池相同都有记忆效 应。因此，定期的放电管理也是必需的。 充放电 充电 当快速充电时，可以透过充电器内的微电脑去避免电池过充的情况产生。现今的镍氢电池含有一种催化剂，可以及时的解除因为过充所造成的危险。2H2 + O2 --催化剂--> 2H2O 镍氢电池快速充电管理芯片 但是这个反应只有从过充开始的时间算起的 C ? 10 小时内有效(C = 电池标示的容量)。当充电程序开始后，电池的温度会上升的很明显，有些极速充电器(低于1小时)内含风扇来避免电池过热。 有的厂商认为:使用一些简单的恒流(且电流要小)充电器，不管有没有计时器，都可以安全地为镍氢电池充电，允许的长时间充电电流为 C/10h (电池的标称电量除以10小时)。实际上，一些造价低廉的无线电话基地台和最便宜的电池充电器正是这样工作的。尽管这可能是安全的，但对电池的寿命可能会有不良影响。根据松下公司(Panasonic)的《镍氢电池充电指南》:长期使用涓流方式(以很小的电流长时间充电)充电有可能导致电池损坏;为了防止损伤电池，涓流充电的电流应限制在 0.033×C每小时 到 0.05×C每小时 之间，最长充电时间为20小时。 对于镍氢电池的长期保养来说，使用低频脉冲-大电流的的充电方式要比使用涓流充电方式更能保持好电池状态。 新买回来的，或者是长时间未使用的镍氢电池，需要一段―激活‖时间来回复电池电量。因此，一些新的镍氢电池需要经过几次充电-放电循环才能达到它们的标称电量。电池充电时，要注意充电器周围的散热，太刻 意用什么风扇吹没有什么必要，但要注意的是充电器周围不要放置太多杂物。普通用户在使用电池的过程中，电池往往没有专用的存放包;用户在替换电池后，会习惯性的把电池随手放好，而不管所放的地方是否干净、潮湿。这样的后果就是电池容易弄脏、触点易与金属物如钥匙等接触和容易受潮，而这些都是电池的大敌。建议:用户应该设置一个电池专用放置点，并保持电池的清洁。 放电 在电池的使用过程中，也必须小心。对于串联在一起的几颗电池(比如数码相机中4颗AA电池的通常排列方式)，要避免电池完全耗尽电能，进而发生―反向充电‖(Reverse charging)。这会对电池产生不 充电器 可挽回的损害。不过，通常这些设备(比如之前提到的数码相机)能够检测串联电池的放电电压，当它下降到一定程度时，便自动关闭，以保护电池。单颗电池并不会有以上的危险，只会一直放电，直到电压为0。这不会对电池造成损害，实际上，周期性地将电放完然后再充满有利于保持电池的容量与质量。 镍氢电池具有较高的自放电效应，约为每个月30%或更多。这要比镍镉电池每月20%的自放电速率高。电池充得越满，自放电速率就越高;当电量下降到一定程度时，自放电速率又会稍微下降。电池存放处的温度对自放电速率有十分大的影响。正因如此，长时间不用的镍氢电池最好是充到40%的―半满‖状态。 低自放电效应的镍氢电池在2005年推出市面，生产商宣称在20?室 温存放一年后仍可保存70至85%电量，而且可以以一般的镍氢电池充电机进行充电。某些低自放电效应的镍氢电池在低温下有比碱性电池及锂离子电池更佳的放电特性。 电池容量 不同型号(特别是不同体积)的电池，他的容量越高，提供使用的时间越长。抛开体积和重量的因素，当然容量越高越好。但是同样的电池型号,标称容量(比如600mAh)也相同，实际测的初始容量不同:比如一个为660mAh,另一个是605mAh，那么660mAh的就比605mAh的好吗, 实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的材料,而减少了电极稳定用的材料,其结果就是循环使用几十次以后,容量高的电池迅速容量衰竭,而容量低的电池却依然坚挺。许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池.而用户使用半年以后产品待机时间却是差得一塌糊涂。 民用的那些AA镍氢电池(就是五号电池),一般是1400mAh,却也有标超高容量的 (1600mAh),道理也是一样。 提高容量的代价就是牺牲循环寿命,厂家不在电池材料的改性上下文章,是不可能真正―提高‖电池容量的. 电池材料比表面积研究是非常重要的，电池材料比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内有很多仪器只能做直接对比法的检测，国内也被淘汰了。国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定都是以BET测试方法为基础的，请参看中国国家标准(GB/T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作， 由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器(兼备直接对比法)，更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。 发展历程 镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点，因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。 镍氢电池的诞生应该归功于储氢合金的发现。早在20世纪六十年代末，人们就发现了一种新型功能材料储氢合金，储氢合金在一定的温度和压力条件下可吸放大量的氢，因此被人们 镍氢蓄电池 形象地称为―吸氢海绵‖。 其中有些储氢合金可以在强碱性电解质溶液中，反复充放电并长期稳定存在，从而为我们提供了一种新型负极材料，并在此基础上发明了镍氢电池。 储氢合金的主要来源是稀土，而中国的稀土资源占世界总储量的70%以上，发展镍氢电池具有得天独厚的优势。因此中国镍氢电池的研制与开发，受到了国家八六三的大力支持， 被列为―重中之重‖项目。 在八六三计划―镍氢电池产业化‖项目的推动下，中国的镍氢电池及相关材料产业实现了从无到有，赶超世界先进水平的奋斗目标。 项目实施初期，中国的镍氢电池产业还是一片空白。根据中国国情，中国的科研机构和企业界携手合作，集中优势，联合攻关，依靠自己的力量完成了镍氢电池中试生产示范线的全套生产工艺及相应技术装备的开发。并在广东、辽宁、天津等地先后建立了镍氢电池的中试基地，产业化示范基地和一批相关材料的生产基地。为中国镍氢电池的产业化奠定了基础，使中国镍氢电池的生产迅速赶上了世界水平。 在八六三计划的支持下，科研人员攻克了储氢合金制备等关键技术，取得了一大批创新性成果，其中中辽三普电池有限公司开发的―惰性气体保护下的冲击磨生产工艺‖已达到国际先进水平，生产的储氢合金粉已达国际同类产品水平。镍氢电池产业化项目在实施过程中共取得了15项发明和实用新型专利，制定了50余项镍氢电池的标准及检测方法。为促进中国电池产品的更新换代和稀土资源的开发利用做出了贡献。 通过该项目的实施，使中国镍氢电池的装备水平得到了大大的提高，由过去的手工操作跨越到连续化，自动化大规模生产，明显地提高了电池的均匀性和综合性，满足了移动通讯，便携式电脑，电动工具以及电动车辆对电池的需要。同时，通过该项目的实施，促进了中国镍氢电池与材料、设备、检测仪器，下游产品等相关企业的相互协作，明显提高了总体产业的生产能力，技术水平和竞争能力，为镍氢电池产业的发展和产品打入国际市场铺平了道路。目中国已开发成功九个系列，32个规格的镍氢电池产 品，形成了年产3000吨储氢合金材料和3亿安时镍氢电池的生产规模，年产值约30亿元人民币的镍氢电池产业。带动了一个年产值超百亿元的高技术产业群。 我们相信，在八六三计划的支持下，中国的镍氢电池产业在新世纪将书写出更辉煌的篇章。 电池分类 镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80%电量后再充足电，该电池只能放出80%的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。 镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。圆柱形密封NiMH电池的结构如图2所示。 NiMH电池具有较好的低温放电特性，即使在,20?环境温度下，采用大电流(以1C放电速率)放电，放出的电量也能达到标称容量的85%以上。但是，NiMH电池在高温(+40?以上)时，蓄电容量将下降5,10%。这种由于自放电(温度越高，自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的，几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V，与NiCd电池相同。 NiCd/NiMH电池的充电过程非常相似，都要求恒流充电。两者的差别主要在快速充电的终止检测方法上，以防止电池过充电。充电器对电池进行恒流充电，同时检测电池的电压和其它参数。当电池电压缓慢上升达到一个峰值，对NiMH电池快速充电终止，而NiCd电池则当电池电压第一次下降了一个,?V时终止快速充电。为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10?时，应转入涓流充电方式。而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。 锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造如图3所示。用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构:(1)正温度系数元件(PTC)。当电池内的温度过高，PTC的阻值随之上升，会自动将阴极引线与阴极之间电路切断;(2)特殊材料的隔板。当电池内温度上升到一定数值时，隔板上微孔会自动溶解掉，从而使电池内的反应停止;(3)安全阀。当电池内部压力升高到一定数值时，安全阀将自动打开。 锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充 电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7,3.0V，如再继续放电则会损坏电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C电流充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小，当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全机构，充电器也必须采取安全保护，以监测锂离子电池的充放电状态。 随着新材料、新工艺的出现，更为先进耐用的可再充电电池也在不断出现。国外最新开发的固态聚合物(电解质)Li离子电池、Li金属电池，不仅解决了漏液问，而且电池的容量更大，体积更小，更为安全可靠。它们必将成为极有潜力的新一代电池产品。 低温镍氢电池 低温镍氢电池是一种适应-40?低温环境使用的，具有我国自主知识产权的镍-氢电池，在2000年5月16日研制成功。它是由中科院长春应用化学研究所稀土化学与物理开放实验室的科技人员，利用多年研制的新型MH-Ni电池低温负极材料，委托深圳格瑞普电池有限公司制作出来的AA型和D型电池。经实际检测，AA型电池在室温充电，在-40?的环境下搁置8小时以后，以0.2C在-40?放电，其电池容量为室温容量的50%以上，完全可满足使用要求;而同等温度条件下的普通MH-Ni电池容量仅为室温的1/10，完全不能使用。D型电池的低温性能目前正在检测当中。-40?应用的镍-氢电池的问世，填补了我国能源领域的一项空白。 应用 消费性电子产品 镍氢电池被普及地应用在消费性电子产品中。 旧式的镍氢电池因为自放电的原故，会在充电后数月甚至数星期内失去电量，只可应用于短时间内需要电力的用途。如家电用品的红外线摇控器或时钟一类并不适合。 新式的低漏电镍氢电池基本上已经可以取代在绝大部份原本使用碱性电的用途上。唯独是一些比较旧式及低耗电量的电子产品(例如旧式的收音机)因为电压问题而在使用镍氢电池时性能会有所下降。 遥控玩具 一些功率特别大的镍氢电池，其容量、输出电池及功率比镍镉电池大，所以在电动遥控玩具(例如遥控车)上取代了镍镉电池。 混合动力车辆 大功率的镍氢电池也使用在油电混合动力车辆中，最佳的例子就是丰田的prius，该车使用了特别的充放电程序，使电池充放电寿命可足够车辆使用十年。 其他使用镍氢电池的混合动力车辆包括有: 本田洞察者 福特汽车的Ford Escape 雪佛兰的Chevrolet Malibu 本田的Honda Civic Hybrid 纯电池动力车 虽然在重量上比锂离子电池重，但仍然有部份纯电池动力车使用镍氢电池，例如: 通用汽车的Honda Civic Hybrid 本田的Honda EV Plus 福特汽车的Ford Ranger EV Vectrix 能量再生系统 松下日前介绍了采用镍氢充电电池的怠速停止车用能量再生系统，该系统是在通常配备的铅蓄电池的基础上组合使用镍氢充电电池，将减速时产生的能量存储在镍氢充电电池中再利用，这样不但能提高燃效，还能减轻铅蓄电池的负担，延长铅蓄电池的寿命。将来，还将实现不仅对车载电装品供电，还将实现为辅助驱动的起动马达供电，由此有望进一步提高燃效。 金属氢化物,镍(MH—Ni)电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格适宜，已成为目前最具发展前景的―绿色能源‖电池之一。 本书简述了MH—Ni电池的基本原理、结构、特性、应用、发展现状和趋势;阐述了MH—Ni电池的理论基础;介绍了MH—Ni电池镍电极材料、金属氢化物电极材料、基体材料、电解液、隔膜、导电剂、黏合剂等关键材料性能要求和生产技术，MH—Ni电池设计与制造工艺及主要生产设备，MH —Ni电池性能影响因素，计算机技术在MH—Ni电池中的应用，以及MH—Ni 电池和性能检测技术。 本书既阐述基本概念和理论，同时着重论述相关工艺技术，概念清楚，易于理解，适于从事MH—Ni电池及其关键材料的研究、开发和生产人员阅读，也可供高等院校相关专业教师、本科生、研究生参考。 镍镉电池 镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。 充放电数 重复500次以上 特 点经济耐用 属 性直流供电电池 电 压1.2V左右 适宜温度-30?-50? 简介 镍镉电池 镍镉电池(Ni-Cd，Nickel-Cadmium Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery)是最早应用于手机、超科等设备的电池种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单，一般使用以下反应放电: Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 充电时反应相反。 镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的―记忆效应‖，使得服务寿命大大缩短。所谓―记忆效应‖就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低，在电池充放电的过程中(放电较为明显)，会在电池极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻―记忆效应‖。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。 详细说明 镍镉电池 镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或过放电。镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异，每个单元电池(Cell)大约是1.2V，电池容量单位为Ah(安时)、mAh(毫 安时)，放电终止电压的极限值称为―放电终止电压‖，镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)。自放电率低，镍镉电池在长时间放置的情况下，特性也不会劣化，充分充电后可完全恢复原来的特性，它可在,20?+60?的温度范围内使用。由于单元电池采用金属容器，坚固耐用;采用完全密封的方式，不会出现电解液泄漏现象，故无须补充电解液。 提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应，即镍镉电池在几次低容量下的充放电工作之后，如果要进行一次较大容量的充放电，电池将无法正常工作，这种情况即为记忆效应(Memoryeffect)。特别是在放电终止电压被设定的较高的录像机、摄像机上，随着工作电压的降低，电池容量表面上也随着降低，但放电电压的降低可能是一至二次完全放电而造成的暂时现象。记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥，也给拍摄带来极大的不便。因此，在使用中应注意使用带充放电性能的充电器，如Sony公司的BC,1WDCE，避免记忆效应的产生，使用一般充电器的如BC,1WA、BC,1WB时，可在10次左右的充电以后进行一次放电，也可以达到防止记忆效应的目的。 原 理 原理分析 充电示意图 位于负极的镉(Cd)和氢氧化钠(NaOH)中的氢氧根离子(OH-)化合成氢氧化镉，并附著在阳极上，同时也放出电子。电子沿著电线至阴极，和阴极的二氧化镍与氢氧化钠溶液中的水反应形成氢氧化镍和氢氧根离子，氢氧化镍会附著在阳极上，氢氧根离子则又回到氢氧化钠溶液中，故氢氧化钠溶液浓度不会随著时间而下降。 放电反应式: 负极反应: Cd+2OH-?Cd(OH)2+2e- 正极反应: 2NiO(OH) + 2H2O+2e-=2Ni(OH)2 + 2OH- 总反应: Cd+NiO(OH)+H2O?Cd(OH)2+Ni(OH)2 充电反应式: 正极反应:Ni(OH)2 –e + OH- = NiO(OH) + H2O 负极反应:Cd(OH)2+2e-? Cd+2OH- 总反应: Cd(OH)2+Ni(OH)2?Cd+2NiO(OH)+H2O 充电的镍镉电池 镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比， NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率超科电池)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80%电量后再充足电，该电池只能放出80%的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。 充电 镍镉电池充电 在0.05C至大于1C的范围内对NiCd电池恒流充电。一些低成本充电器使用绝对温度终止充电。虽然简单、成本低，但这种充电终止方法不精确。更好的方法是通过检测电池充满时的电压跌落终止充电。对于充电速率为0.5C或更高的NiCd电池，-ΔV方法是最有效的。-ΔV充电终止检测应与电池温度检测相结合，因为老化电池和不匹配电池可能减少ΔV。 通过检测温升速率(dT/dt)可以实现更精确的满充检测，这种满充检测比固定温度终止对电池更好。基于ΔT/dt和-ΔV组合的充电终止方法可避免电池过充，延长电池寿命。 镍镉电池 快速充电可改善充电效率。在1C的充电速率下，效率可以接近1.1 (91%)，充满一个空电池的时间为1小时多一点。当以0.1C充电时，效率便下降到1.4 (71%)，充电时间为14小时左右。 因为NiCd电池对电能接收程度接近100%，所以几乎所有的能量在充电开始的70%期间被吸收，而且电池保持不发热。超快速充电器利用该特点，在几分钟内将电池充到70%，以几C的电流充电而无热量产生。充到 70%后，电池再以较低速率继续充电，直到电池充满。最后以0.02C至0.1C的涓流结束充电。 基本特点 1(镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济; 2(内阻小，可供大电流的放电，当它放电时电压的变化很小，作为直流电源是一种质量极佳的电池; 3(因为采用完全密封式，因此不会有电解液漏出的现象，也完全不需要补充; 4(与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便; 5(长时间的放置下也不会使性能劣化，当十分充完电后即可恢复原来的特性; 6(可使用在很广的温度范围内; 7(因为它采用金属容器而作成，有机械性的坚固; 8(镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成，有非常优良的品质性赖性。[1] 主要特征 A. 高寿命 镍镉电池可以提供500次以上的充放电周期，寿命几乎等同于使用该种电池的设备的服务期。 B. 优异的放电性能 在大电流放电的情况下，镍镉电池具有低内阻和高电压的放电特性，因而应用广泛。 C. 储存期长 镍镉电池储存寿命长而且限制条件少，在长期储存后仍可正常充电。 D. 高倍率充电性能 镍镉电池可根据应用需要进行快速充电, 满充时间仅为1.2小时。 E. 大范围温度适应性 普通型镍镉电池可以应用于较高或较低温度环境。高温型电池可以在70摄氏度或者更高温度的环境中使用。 F. 可靠的安全阀 安全阀提供了免维护功能。镍镉电池在充放电或者储存过程中可以自由使用。由于密封圈使用的是特殊材料，再加上密封剂的作用，使得镍镉电池很少出现漏液现象。 G. 广泛的应用领域 镍镉电池容量从100mH 至 7000mH不等。通常使用的有标准型，消费型，高温型和大电流放电型等四大类，可应用于任何无线设备。 H. 高质量)高可靠性产品通过了 QS 9000质量认证。 使用说明 小型的镍镉电池 镍镉电池的包装分为零售用的正极凸头和组装用的正极平头包装两种，在容量上没有差异。在充电回路也和下面所介绍的镍氢电池类似，采用1.6倍电压充电。通常镍镉电池的充电次数为300,800次, 在充放电达500次后电容量会下降至约80%。镍镉电池的记忆效应比镍氢电池来的严重。所以必须在完全没电时才可进行充电, 以确保使用寿命。 主要用途 大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞 机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。 记忆效应 当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后，如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用，这种情形我们称为―记忆效应‖。记忆效应可能是镍镉电池中最容易被误解的问题。放电终止电压被设定较高的录像机，随着使用的电压变低，表面上看起来似乎随着降低，但是放电电压的低下是可以由1,2次的完全放电而解决这一现象。建议十次充电后进行一次放电，以防止记忆效应。 放电特性 1(放电电压依据其放电电流多少有些差异，大体上是1.2V左右; 2(电池的容量以Ah,mAh的单位来表示; 3(当放电达到放电终了的极限时称之为"放电终止电压"，镍镉电池的放电终止电压为1.0V/cell; 4(使用温度范围在-20?"60?，在此范围内可进行放电。 电池保养 电池寿命是指使用一段时间后，充放电的容量下降到标称容量的80%之前进行的充放电次数，并非不能充放电或完全失效才是电池的寿命;自放电率是指电池充足电后长时间放置不用的情况下缓慢自行放电的现象。自放电率低表明长时间放置后容量下降少。 对于外出拍摄节目或新闻采访，一般均使用便携式摄录设备，与便携 摄录设备配套使用的电池，能否高效、优质的连续长时间工作提保证拍摄 工作顺利进行的至关重要的一环。