鎳氫電池知識(shí)

鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長(zhǎng)，并且對(duì)環(huán)境無污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬互化物。許多種類的金屬互化物都已被運(yùn)用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類。最常見的是AB5一類，A是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（Ti）；B則是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn），（或者）還有鋁（Al）。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由AB2構(gòu)成，這里的A則是鈦（Ti）或者釩（V），B則是鋯（Zr）或鎳（Ni），再加上一些鉻（Cr）、鈷（Co）、鐵（Fe）和（或）錳（Mn）。所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。電池充電時(shí)，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會(huì)被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（H2），以保持電池內(nèi)部的壓力和體積。當(dāng)電池放電時(shí)，這些氫離子便會(huì)經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。

以每一個(gè)單元電池的電壓來看，鎳氫與鎳鎘都是1.2V，而鋰電池確為3.6V，鋰電池的電壓是其他兩者的3倍。并且同型電池的重量鋰電池與鎳鎘電池幾乎相等，而鎳氫電池卻比較重。可知，每一個(gè)電池本身重量不同，但鋰電池因3.6V高電壓，在輸出同等電壓的情況下使的單個(gè)電池組合時(shí)數(shù)目可減少三分之一而使成型后的電池重量和體積減小。

記憶效應(yīng)

鎳氫電池與鎳鎘電池相同都有記憶效應(yīng)。因此，定期的放電管理也是必須的。這種定期放電管理屬于模糊狀態(tài)下被處理，甚至也有些在不正確的知識(shí)下進(jìn)行放電（每次放電或者使用幾次后進(jìn)行放電都因公司的不同而有所差異）這種煩瑣的放電管理在使用鎳氫電池時(shí)是無法避免的。相對(duì)而言，鋰電池因?yàn)橥耆珱]有記憶效應(yīng)，在使用上非常方便簡(jiǎn)單。它完全不必理會(huì)殘余電壓多少，直接可進(jìn)行充電，充電時(shí)間自然可以縮短。

充電

當(dāng)快速充電時(shí)，可以透過充電器內(nèi)的微電腦去避免電池過充的情況產(chǎn)生。現(xiàn)今的鎳氫電池含有一種催化劑，可以及時(shí)的解除因?yàn)檫^充所造成的危險(xiǎn)。2H2+O2--催化劑-->2H2O，但是這個(gè)反應(yīng)只有從過充開始的時(shí)間算起的C/10小時(shí)內(nèi)有效（C=電池標(biāo)示的容量）。當(dāng)充電程序開始后，電池的溫度會(huì)上升的很明顯，有些急速充電器（低于1小時(shí)）內(nèi)含風(fēng)扇來避免電池過熱。

有的廠商認(rèn)為：使用一些簡(jiǎn)單的恒流（且電流要小）充電器，不管有沒有計(jì)時(shí)器，都可以安全地為鎳氫電池充電，允許的長(zhǎng)時(shí)間充電電流為C/10h（電池的標(biāo)稱電量除以10小時(shí)）。實(shí)際上，一些造價(jià)低廉的無線電話基地臺(tái)和最便宜的電池充電器正是這樣工作的。盡管這可能是安全的，但對(duì)電池的壽命可能會(huì)有不良影響。根據(jù)松下公司（Panasonic）的《鎳氫電池充電指南》（鏈接在頁面底部），長(zhǎng)期使用涓流方式（以很小的電流長(zhǎng)時(shí)間充電）充電有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞；為了防止損傷電池，涓流充電的電流應(yīng)限制在0.033×C每小時(shí)到0.05×C每小時(shí)之間，最長(zhǎng)充電時(shí)間為20小時(shí)。

對(duì)于鎳氫電池的長(zhǎng)期保養(yǎng)來說，使用低頻脈沖-大電流的充電方式要比使用涓流充電方式更能保持好電池狀態(tài)。

新買回來的，或者是長(zhǎng)時(shí)間未使用的鎳氫電池，需要一段“激活”時(shí)間來回復(fù)電池電量。因此，一些新的鎳氫電池需要經(jīng)過幾次充電-放電循環(huán)才能達(dá)到它們的標(biāo)稱電量。

放電

在電池的使用過程中，也必須小心。對(duì)于串聯(lián)在一起的幾顆電池（比如數(shù)碼相機(jī)中4顆AA電池的通常排列方式），要避免電池完全耗盡電能，進(jìn)而發(fā)生“反向充電”（Reversecharging）。這會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生不可挽回的損害。不過，通常這些設(shè)備（比如之前提到的數(shù)碼相機(jī)）能夠檢測(cè)串聯(lián)電池的放電電壓，當(dāng)它下降到一定程度時(shí)，便自動(dòng)關(guān)閉，以保護(hù)電池。單顆電池并不會(huì)有以上的危險(xiǎn)，只會(huì)一直放電，直到電壓為0。這不會(huì)對(duì)電池造成損害，實(shí)際上，周期性地將電放完然后再充滿有利于保持電池的容量與質(zhì)量。

鎳氫電池具有較高的自放電效應(yīng)，約為每個(gè)月30%或更多。這要比鎳鎘電池每月20%的自放電速率高。電池充得越滿，自放電速率就越高；當(dāng)電量下降到一定程度時(shí)，自放電速率又會(huì)稍微下降。電池存放處的溫度對(duì)自放電速率有十分大的影響。正因如此，長(zhǎng)時(shí)間不用的鎳氫電池最好是充到40%的“半滿”狀態(tài)。

低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在2005年推出市面，生產(chǎn)商宣稱在20℃室溫存放一年后仍可保存70%至85%電量，而且可以以一般的鎳氫電池充電機(jī)進(jìn)行充電。某些低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在低溫下有比堿性電池及鋰離子電池更佳的放電特性。

容量

不同型號(hào)(特別是不同體積)的電池,容量越高,提供使用的時(shí)間越長(zhǎng).拋開體積和重量的因素,當(dāng)然容量越高越好.但是同樣的電池型號(hào),標(biāo)稱容量(比如600mAh)也相同,實(shí)際測(cè)的初始容量不同:比如一個(gè)為660mAh,另一個(gè)是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好。

實(shí)際情況可能是容量高的是因?yàn)殡姌O材料中多了增加初始容量的東西,而減少了電極穩(wěn)定用的東西,其結(jié)果就是循環(huán)使用幾十次以后,容量高的電池迅速容量衰竭,而容量低的電池卻依然堅(jiān)挺。許多國(guó)內(nèi)的電芯廠家往往以這個(gè)方式來獲得高容量的電池。而用戶使用半年以后待機(jī)時(shí)間卻是差得一塌糊涂。

民用的那些AA鎳氫電池(就是五號(hào)電池),一般是1400mAh,卻也有標(biāo)超高容量的(1600mAh),道理也是一樣。

提高容量的代價(jià)就是犧牲循環(huán)壽命,廠家不在電池材料的改性上下文章,是不可能真正提高電池容量的。電池材料比表面積研究是非常重要的，電池材料比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國(guó)內(nèi)目前有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國(guó)內(nèi)外制定出來的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的，請(qǐng)參看中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T19587-2004）-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測(cè)試過程沒有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過程的失敗，這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。F-Sorb2400比表面積測(cè)試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法），更重要的F-Sorb2400比表面積測(cè)試儀是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備，其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測(cè)試結(jié)果精確性。

保養(yǎng)與使用

（1）一般情況下，新的鎳氫電池只含有少量的電量，大家購(gòu)買后要先進(jìn)行充電然后再使用。但如果電池出廠時(shí)間比較短，電量很足，推薦先使用然后再充電。

（2）新買的鎳氫電池一般要經(jīng)過3-4次的充電和使用，性能才能發(fā)揮到最佳狀態(tài)，很多朋友第一次充電碰到的小問題，比方第一次充電后拍片數(shù)量沒有想象的那么多。在3-4次充電和使用后就都迎刃而解了。

（3）雖然鎳氫電池的記憶效應(yīng)小，仍然推薦大家盡量每次使用完后再充電，并且是一次性充滿，不要充一會(huì)用一會(huì)然后再充。這可是“延年益壽”的重要一點(diǎn)。

（4）電池充電時(shí)，要注意充電器周圍的散熱，太刻意用什么風(fēng)扇吹沒有什么必要，但要注意的是充電器周圍不要放置太多雜物。普通用戶在使用電池的過程中，電池往往沒有專用的存放包；用戶在替換電池后，會(huì)習(xí)慣性的把電池隨手放好，而不管所放的地方是否干凈、潮濕。這樣的后果就是電池容易弄臟、觸點(diǎn)易與金屬?比如鑰匙等接觸、容易受潮，而這些都是電池的大敵。建議：用戶應(yīng)該設(shè)置一個(gè)電池專用放置點(diǎn)，并保持電池的清潔。為了避免電量流失等問題發(fā)生，保持電池兩端的接觸點(diǎn)和電池蓋子的內(nèi)部干凈，必要時(shí)使用柔軟、清潔的干布輕擦。

（5）長(zhǎng)時(shí)間不用的時(shí)候，記得把電池從電池倉(cāng)中取出，置于干燥的環(huán)境中推薦放入牌電池盒中，可以避免電池短路。

（6）長(zhǎng)期不用的鎳氫電池會(huì)在存放幾個(gè)月后，電池自然進(jìn)入一種“休眠”狀態(tài)，電池壽命大大降低。如果鎳氫電池已經(jīng)放置了很長(zhǎng)的時(shí)候，建議你先用慢充進(jìn)行充電為宜。因?yàn)椋簱?jù)測(cè)試，鎳氫電池保存的最佳條件是帶電80%左右保存。這是因?yàn)殒嚉潆姵氐淖苑烹娸^大（一個(gè)月10%-15%左右），如果電池完全放電后再保存，很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不使用，電池的自放電現(xiàn)象就會(huì)造成電池的過放電，會(huì)損壞電池。不信？那你想一想新買的鎳氫充電電池是不是都還有電的，其中就是這個(gè)道理。建議：多比較，糾正錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，從正確的方向入手保養(yǎng)電池，否則會(huì)事與愿違。

（7）對(duì)鎳氫進(jìn)行放電。專家建議。盡量不要對(duì)鎳氫電池放電，過放會(huì)導(dǎo)致充電失敗，這樣做的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳氫電池本身的記憶效應(yīng)。

（8）萬用表自檢電池充滿與否。一般鎳氫電池在充電前，電壓在1.2V以下，充滿后正常電壓在1.4V左右。大家以此判斷，也就很容易判斷電池的狀態(tài)了。

（9）充電器主要分為快充和慢充。慢充電流小，通常在200mA左右，比如我們常見的充電電流是在160mA左右。充電時(shí)間長(zhǎng)，充電1800mAh的鎳氫電池要16個(gè)小時(shí)左右。時(shí)間雖然是慢了些，可是充電會(huì)充的很足，并且不傷電池。快充電流通常都在400mA以上，充電時(shí)間明顯減少很多，3-4個(gè)小時(shí)就可以搞定，也贏得了大家的喜愛。快充種類很多，價(jià)格不一。所以大家也常常有疑問，同是快充，價(jià)格為什么相差甚大呢？好的充電器特別是好的快充都帶有防過度充電保護(hù)功能的，比方我們常見的松下極品充電器BQ390在這方面表現(xiàn)尤為出色，優(yōu)秀的芯片軟件設(shè)計(jì)能力在對(duì)電池充電時(shí)，也把快充對(duì)電池的傷害降到了最低。

（10）矛盾出現(xiàn)，慢充不傷電池但是充電時(shí)間太長(zhǎng)；快充可以節(jié)省時(shí)間，但對(duì)電池有傷害，即使是目前世面上最好的松下極品充電器BQ390也只能很好的降低傷害程度，但不可完全避免。解決矛盾的方法就是要買一個(gè)快充和一個(gè)慢充。用快充充一段時(shí)間，比方5至10次之后，改用慢充充電一兩次。這樣就又把電池的性能恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

（11）電池使用時(shí)一般都是電池組，就是4節(jié)或6節(jié)串聯(lián)起來，這時(shí)候，保持每節(jié)電池的平衡就很重要了，否則因?yàn)槠渲械囊还?jié)電池問題而影響整個(gè)電池組的工作。首先要保證電池容量一致，最好選擇相同牌子相同型號(hào)同時(shí)購(gòu)買的電池。然后，要保持電池內(nèi)部的電量一致，簡(jiǎn)單的說，就是電池組的電要么都是滿的，要么都是空的。如果有比較多的電池組成若干組電池組，可以試著“精選”一下。具體就是說，將容量、電壓等參數(shù)相近的電池單體串聯(lián)成一組電池組，由于條件不足，一般情況下測(cè)一下放完點(diǎn)后的電壓和沖好電的電壓就可以了。

（12）最后談?wù)劤浞烹姟８邫n的NI-MH充電器用的是-DELTAV檢測(cè)電池電壓來判斷電池是否充滿。電池充電時(shí)的電壓曲線和放電時(shí)有點(diǎn)相似，開始時(shí)是比較快的上升，之后緩慢上升，等到充好的時(shí)候，電壓又開始快速下降，只是下降的幅度不是很大。之前常用的鎳鎘電池也類似，只是下降的速度和幅度比NI-MH都大。而市場(chǎng)上最多的充電器（比較便宜的那種）常常用的就是恒壓充電，比如老GP充電寶就是1.4V恒壓，就是電池沖到1.4V時(shí)由于沒有電壓差了，充電就結(jié)束了。這樣的結(jié)果，往往就是電池?zé)o法充滿，特別是一些比較舊的電池，由于內(nèi)阻增大，真正加在電池上的電壓更低。而且這種充電器電流往往較小，充電往往要10多個(gè)小時(shí)。而用-DELTAV自動(dòng)切斷的充電器，由于能夠準(zhǔn)確地控制充電時(shí)間，因此可以比較可靠的使用大電流充電。大電流充電對(duì)于鎳氫電池的損害并沒有大家想象的利害，相反的時(shí)，現(xiàn)在DC的使用狀況，更需要大電流充電。首先是時(shí)間問題，不用講了。然后，鎳氫電池有個(gè)特性，就是你充的電流越大，它能放出的電流也就越大，現(xiàn)在DC都是電老虎，電流都不小，因此相對(duì)來說使用相對(duì)來說較大的電流充電是個(gè)明智的選擇，可以讓電池放得更加干凈。一般5號(hào)充電電流不能超過1.5C，C為電池容量，就是1000MAH的電池，不要超過1.5A。我一般用0.5C進(jìn)行充電（我的充電器可調(diào)電流）。放電方面，一般情況下，DC黑屏后拿去充就可以了，NI-MH記憶效應(yīng)很小。不過在一段時(shí)間使用后，以及要平衡電池、激活電池的時(shí)候，要控制好電池放電的終止電壓。NI-MH電池的終止電壓為0.9V，放電的時(shí)候注意不要過放電，放到每節(jié)電池0.9V時(shí)就可以停止放電了。NI-MH電池沒有鎳鎘電池強(qiáng)悍，對(duì)過充過放以及高溫都比較敏感。充放電溫度。一般來說，不要讓電池的溫度高于45度。電池充滿的時(shí)候，電池會(huì)發(fā)熱，大電流充滿時(shí)溫度應(yīng)該為42度左右，不要超過45度，否則壽命會(huì)很快降低，電池內(nèi)阻將會(huì)增大。還有，充電后電池溫度較高，等冷卻后才可對(duì)其充電，充電前也要等電池冷卻。長(zhǎng)時(shí)間不用后重新使用，最好充放幾遍重新激活電池。平時(shí)使用的時(shí)候要注意保持包裝皮的完整，不能有破損，以免短路。不要摔打沖擊電池，不要火燒等等。

電化學(xué)原理

主要為KOH作電解液（電解質(zhì)7moL/LKOH+15g/LLiOH）

充電時(shí)

正極：Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e-

負(fù)極：M+H2O+e-→MH+OH-

總反應(yīng)：M+Ni(OH)2→MH+NiOOH

放電時(shí)

正極：NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-

負(fù)極：MH+OH-→M+H2O+e-

總反應(yīng)：MH+NiOOH→M+Ni(OH)2

以上式中M為儲(chǔ)氫合金，MH為吸附了氫原子的儲(chǔ)氫合金。最常用儲(chǔ)氫合金為L(zhǎng)aNi5。