Wie entwickelt sich die Nickel-Metallhydrid-Batterie und ihre aktuelle Situation und Aussichten

Nickel-Metallhydrid-Batterie ist eine Art Batterie mit guter Leistung. Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien unterteilt. Das positive aktive Material der Nickelwasserstoffbatterie ist Ni (OH) 2 (NiO-Elektrode), das negative aktive Material ist Metallhydrid, auch als Wasserstoffspeicherlegierung bekannt (Elektrode wird als Wasserstoffspeicherelektrode bezeichnet), und der Elektrolyt ist 6 mol / l Kalium Hydroxidlösung. Nickel-Metallhydrid-Batterien sind eine wichtige Richtung für die Anwendung von Wasserstoff und ziehen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich.

In den letzten Jahren wurde der Entwicklung und Nutzung von Wasserstoff immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, da die fossilen Brennstoffe bei der großflächigen Entwicklung und Nutzung von Menschen immer weniger zum Einsatz kommen. Nickel-Metallhydrid-Batterien sind eine wichtige Richtung für die Anwendung von Wasserstoff und ziehen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich. Nimh-Batterien sind zwar in der Tat eine gute Batterieleistung, aber der Raum mit Nickel-Metallhydrid-Batterien sind die Nimh-Batterien (Wasserstoffdruck von 3,92 MPa, 40 kg / cm2), wie Hochdruckwasserstoffspeicher in dem dünnwandigen Behälter leicht zu verwenden, und Die Nimh-Batterien benötigen einen Edelmetallkatalysator, wodurch sie sehr teuer werden. Die Kosten hierfür sind für zivile Nimh-Batterien im Ausland akzeptabel. Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien unterteilt. Die Hochdruck-Nickel-Metallhydrid-Batterie wurde erstmals in den frühen 1970er Jahren von mk lein und jf stokkel in den USA entwickelt. Nickel-Metallhydrid (Nimh) -Batterien ersetzen CDNI-Batterien und werden auf verschiedenen Satelliten eingesetzt.

Das positive aktive Material der Nickelwasserstoffbatterie ist Ni (OH) 2 (NiO-Elektrode), das negative aktive Material ist Metallhydrid, auch als Wasserstoffspeicherlegierung bekannt (Elektrode wird als Wasserstoffspeicherelektrode bezeichnet), und der Elektrolyt ist 6 mol / l Kalium Hydroxidlösung. Das Verfahren zur Bildung eines Elektrodenblatts aus aktivem Material umfasst hauptsächlich den Sintertyp, den Aufschlusstyp, den Schaumnickeltyp, den Fasernickeltyp und den Infiltrationstyp usw. Es gibt große Unterschiede in der Kapazität und der Entladungsleistung für große Ströme von Elektroden, die durch verschiedene Verfahren hergestellt wurden. Im Allgemeinen werden Batterien nach unterschiedlichen Verfahren und unterschiedlichen Betriebsbedingungen hergestellt. Kommunikations- und andere zivile Batterien bestehen hauptsächlich aus einer negativen Elektrode vom Zellstofftyp und einer positiven Elektrode aus Nickelschaum. Die chemischen Ladungs-Entlade-Reaktionen sind wie folgt [1]:

Positive Elektrode: Ni (OH) 2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

Negativ: M + H2O + e = MHab + OH -

Gesamtreaktion: Ni (OH) 2 + M = NiOOH + MH

Anmerkung: M: Wasserstofflegierung; Hab: adsorbierter Wasserstoff; Die Reaktionsgleichung von links nach rechts ist der Ladevorgang; Die Reaktionsgleichung von rechts nach links ist der Entladungsprozess.

Beim Laden reagieren Ni (OH) 2 und OH- in der positiven Elektrode unter Bildung von NiOOH und H2O und setzen gleichzeitig e- frei, um MH und OH- zusammen zu bilden. Im Gegensatz dazu setzt MHab H +, H + und OH- frei, um H2O und e- zu bilden, und NiOOH, H2O und e-, um Ni (OH) 2 und OH- zu bilden. Die elektromotorische Standardkraft der Batterie beträgt 1,319 V.

Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien unterteilt.

Die Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterie weist die folgenden Eigenschaften auf: (1) Die Batteriespannung beträgt 1,2 bis 1,3 V, was der einer Cadmium-Nickel-Batterie ähnlich ist. (2) hohe Energiedichte, mehr als 1,5-mal höher als die einer Cadmium-Nickel-Batterie; (3) es kann mit guter Leistung bei niedriger Temperatur schnell geladen und entladen werden; (4) es kann versiegelt werden und weist eine starke Beständigkeit gegen Überladung und Entladung auf; (5) keine dendritische Kristallbildung kann einen Kurzschluss in der Batterie verhindern; (6) sichere und zuverlässige Umgebung ohne Verschmutzung, ohne Memory-Effekt. [1]

Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien weisen die folgenden Eigenschaften auf: (1) hohe Zuverlässigkeit. Es hat einen besseren Überentladungs- und Überladungsschutz, kann eine hohe Lade- und Entladungsrate und keine Dendritenbildung tragen. Hat gute spezifische Eigenschaften. Das Massenverhältnis beträgt 60 A · h / kg und ist damit fünfmal höher als das einer Cadmium-Nickel-Batterie. (2) lange Lebensdauer, bis zu tausendmal. (3) vollständige Abdichtung, weniger Wartung. (4) die Niedertemperaturleistung ist gut, in - 10 ° C hat die Kapazität keine offensichtliche Änderung.

Nimh-Batterien sollten während des Gebrauchs gewartet werden.

(1) Überladung während des Gebrauchs vermeiden. Während der Lebensdauer sollte eine Überladung während des Verwendungsprozesses vermieden werden. Dies liegt daran, dass eine Überladung wahrscheinlich dazu führt, dass sich die positiven und negativen Elektroden ausdehnen, das aktive Material abfällt und die Membran beschädigt wird, das leitende Netzwerk beschädigt und die ohmsche Polarisation der Batterie erhöht wird.

(2) eine Verschlechterung des Elektrolyten verhindern. Während der Lebensdauer von Nickel-Metallhydrid-Batterien sollte die Wasserstoffentwicklung gehemmt werden.

(3) Lagerung von Nimh-Batterien. Der Nickel-Metallhydrid-Batteriespeicher sollte voll ausgelastet sein. Wenn sich kein energiespeicher in der Batterie befindet, um die Batterie für längere Zeit zu erhalten, wird die Funktion der Wasserstoffspeicherlegierung der Batteriekathode geschwächt und es kommt zu einer kurzen Batterielebensdauer.

(4) Laden nach Erschöpfung der Stromversorgung. Nickel-Metallhydrid-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien sind gleich, haben einen "Memory-Effekt", dh wenn sich die Batterie während der Entladung bei wiederholtem Laden noch im Zustand elektrischer Restenergie befindet, wird die Batterie nicht verwendet demnächst.

Nickel-Metallhydrid-Batterien sind zu einem ausgereiften Produkt geworden. Derzeit werden im vergangenen Jahr auf dem internationalen Markt rund 700 Millionen Nickel-Metallhydrid-Batterien hergestellt. Das Ausmaß und die Leistung der japanischen Nickel-Metallhydrid-Batterieindustrie gehörten schon immer zu den höchsten der Welt. China ist reich an Seltenerdmetallen, den Rohstoffen für Nickel-Metallhydrid-Batterien. Derzeit wird die heimische Forschung und Entwicklung der Rohstoffverarbeitungstechnologie für Nickel-Wasserstoff-Batterien ausgereift. Nickel-Metallhydrid-Batterien können austauschbar mit Zn-Mn-Batterien und CD-Ni-Batterien verwendet werden. In Zukunft werden kreisförmige Batterien hauptsächlich für die Vielfalt und Kommerzialisierung von Produktspezifikationen entwickelt, während quadratische Batterien hauptsächlich als Stromquelle für Fahrzeuge entwickelt werden. Als Alternative zu den früheren Nickel-Cadmium-Batterien sind Ni-Mh-Batterien derzeit die umweltfreundlichsten Batterien. Das giftige Cadmium kann entfernt werden, bevor die Schwermetallelemente verwendet werden können. Nickel-Metallhydrid-Batterien haben ein hohes Energiedichteverhältnis, was bedeutet, dass die Verwendung von Nickel-Metallhydrid-Batterien die Arbeitszeit des Geräts effektiv verlängern kann, ohne das digitale Gerät zusätzlich zu belasten. Ein weiterer Vorteil von Nickel-Metallhydrid-Batterien besteht darin, dass sie den in Nickel-Metallhydrid-Batterien vorhandenen "Memory-Effekt" stark reduzieren, wodurch die Verwendung von Nickel-Metallhydrid-Batterien bequemer wird.

Die Nimh-Batterie ist die ausgereifteste Sekundärbatterie im Bereich HEV. Aus objektiver Sicht weist die Nickel-Metallhydrid-Batterie jedoch auch einige "Einschränkungen" auf: Die Raffinationstechnologie ist nicht ausgereift, die Kosten sind zu hoch. Es besteht auch eine große versteckte Gefahr, dass die Zukunft nach der groß angelegten Werbung dem Recyclingproblem gegenübersteht. Auf lange Sicht wird die Ni-MH-Batterie vor der großen Herausforderung der Lithium-Ionen-Batterie stehen, aber auf kurze Sicht ist die Ni-MH-Batterie auch in der kommenden neuen Energie-Ära vielversprechend.

Lithiumbatterie zukünftiger Stern

Seit seiner Vermarktung im Jahr 1991 hat sich die gesamte Lithium-Ionen-Batterieindustrie rasant entwickelt. Unter diesen ist die Polymer-Lithium-Ionen-Batterie der Flüssig-Lithium-Ionen-Batterie in Bezug auf Sicherheit, Volumen, Masse, Kapazität und Entladungsleistung mit einem breiteren Anwendungsbereich überlegen.

Auf der kürzlich in Peking abgehaltenen 5. internationalen Ausstellung für Elektrofahrzeuge und Fahrzeuge mit sauberer Energie stellten die Reporter fest, dass fast alle reinen Elektrobusse, die die Bushersteller zur Ausstellung brachten, Lithiumbatterien verwendeten. Faw-Bus VERWENDET Lithiumbatterie, Zhongdaqingshan-Reinelektrobus und Shandong-Yixing verwenden lithium-eisenphosphat-batterie, und eine Vielzahl von Lithiumbatterien, einschließlich Lithium-Ionen-Phosphat-Gruppenelektronen und Lithium-Ionen-Phosphat-Gruppen, wurden vollständig demonstriert.

Song Jian, Executive Vice President des Forschungsinstituts für Fahrzeugtechnik der Universität Tsinghua, sagte, dass derzeit 99% des weltweiten Marktanteils von Hybridbatterien Ni-MH-Batterien sind und die Entwicklung der Ni-MH-Batterietechnologie in China relativ ausgereift ist . Aber Nickel ist teuer und Nimh-Batterien kosten viel mehr als lithium-batterien. Im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid-Batterien wird die neue Generation von lithium-batterien um die Hälfte reduziert, die Speicherkapazität mehr als verdoppelt und die Reichweite nach einmaliger Aufladung erheblich verbessert. Und die Lebensdauer von Nimh-Batterien wird in den nächsten drei bis fünf Jahren an ihre Grenzen stoßen. Langfristig wird die Lithiumbatterie in Zukunft eine zuverlässigere Energiequelle für die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge sein.

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