镍氢电池深度全面培训.ppt
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1、编辑:王图强,1,培训教程,镍氢电池基础知识,编辑:王图强,2,教程大纲,电池是什么电池的分类镍氢电池之电化学反应机理镍氢电池之应用领域ROHS指令几个认证镍氢电池之结构镍氢电池之工艺流程镍氢电池之生产设备镍氢电池主要材料镍氢电池之性能指标镍氢电池过充过放电镍氢电池充电控制镍氢电池组保护德飞电池之标识镍氢个型号电池尺寸,编辑:王图强,3,电池是什么,什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 电池的主要组成部分电极(正负极)电解液隔膜外壳,编辑:王图强,4,主要电池种类划分,编辑:王图强,5,什么叫镍氢电池?,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
2、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,编辑:王图强,6,镍氢电池电化学反应机理,编辑:王图强,7,镍氢电池特点,高能量密度可快速充放 大电流放电特性长循环寿命电化学特性稳定无污染,环保无记忆效应,编辑:王图强,8,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,编辑:王图强,9,动力电池系列,电工工具吸尘器园林工具,编辑:王图强,10,动力电池系列,航模电动自行车电动汽车,编辑:王图强,11,个人护理系列,电推剪剃须刀,编辑:王图强,12,灯具电池,矿灯应急灯网标灯,编辑:王图强
3、,13,灯具电池,手电筒草坪灯,编辑:王图强,14,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,编辑:王图强,15,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(Restriction 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%。,编辑:王图强,16,RO
4、HS有害物质含量指标,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:Polybrominated biphenyls(PBBs);多溴联苯 Polybrominated diphenyl ethers(PBDEs).多溴联苯醚 最高限量指标是:镉:0.01%(100 ppm);铅、汞、六价铬,多溴联苯,多溴联苯醚:0.1%(1000 ppm).,编辑:王图强,17,几个安全认证,欧盟CE认证美国UL认证中国3C认证,编辑:王图强,18,欧盟CE认证,“CE”标志是一种安全认证标志,被视为制造商打开并进入欧洲市
5、场的护照。CE代表欧洲统一(CONFORMITE EUROPEENNE)。凡是贴有“CE”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,从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。,编辑:王图强,19,美国UL认证,UL是美国保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.)的简写。UL安全试验所是美国最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。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;确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造
6、成生命财产受到损失的资料,同时开展实情调研业务。,编辑:王图强,20,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。,编辑:王图强,21,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),编辑:王图强,22,镍氢电池结构图,编辑:王图强,23,镍氢电池结构正极,正极基体:
7、发泡镍(约厚),或冲孔镀镍钢带(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),编辑:王图强,24,镍氢电池结构负极,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+SBR,编辑:王图强,25,镍氢电池结构隔膜,材质:维尼纶或者 PP(聚丙烯)或者 尼龙厚度:一般为0.100.18mm,编辑:王图强,26,镍氢电池结构电解液,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。规格:溶质组成 KOH:LiOH:NaOH=40:1:3(重量比)溶剂组成:水 OH
8、-浓度 7mol/l质量指标:密度(25)g/cm3 1.30.03 电导率(25)10.40.5 mscm,编辑:王图强,27,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,编辑:王图强,28,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,编辑:王图强,29,正极上粉工艺流程,送 带,上 粉,正极粉料,碾压,裁小片,编辑:王图强,30,负极拉浆工艺流程,送 带,上 浆,负极浆料,负极裁片,烘烤,碾压,编辑:王图强,31,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
9、极称重,正极贴胶纸,卷绕,卷绕,正极软化,正极称重,编辑:王图强,32,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,放面片、涂胶,圈盖组合,焊盖帽,压盖帽,封口,编辑:王图强,33,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,编辑:王图强,34,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,编辑:王图强,35,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,编辑:王图强,36,镍氢电池生产所用设备,搅拌机拉浆机
10、(上粉机)裁切机辊压机卷绕机点焊机注液机化成检测柜,编辑:王图强,37,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,编辑:王图强,38,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,Mn,Al,炭黑黑
11、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,编辑:王图强,39,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,一端开口,厚度0
12、.2mm;,编辑:王图强,40,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-66,编辑:王图强,41,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:0.10.12mm3.作用为正极集流4.抗
13、氧化以及耐强碱腐蚀;,编辑:王图强,42,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,编辑:王图强,43,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,编辑:王图强,44,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:205,编辑:王图强,45,容量分
14、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。,编辑:王图强,46,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 工作电压指电池接通负载
15、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。,编辑:王图强,47,充电曲线,VVmax-V1一般情况,V取5mV或10mV,V,V1,Vmax,编辑:王图强,48,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V和t控制;电流越大,充电电压越高.,编辑:王图强,49,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.
16、,编辑:王图强,50,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线性增大。,编辑:王图强,51,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
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