鎳氫電池知識

鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環(huán)境無污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價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，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會被釋放出來，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，這些氫離子便會經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。

以每一個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?？芍?，每一個電池本身重量不同，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電池組合時數(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是無法避免的。相對而言，鋰電池因?yàn)橥耆珱]有記憶效應(yīng)，在使用上非常方便簡單。它完全不必理會殘余電壓多少，直接可進(jìn)行充電，充電時間自然可以縮短。

充電

當(dāng)快速充電時，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，可以及時的解除因?yàn)檫^充所造成的危險。2H2+O2--催化劑-->2H2O，但是這個反應(yīng)只有從過充開始的時間算起的C/10小時內(nèi)有效（C=電池標(biāo)示的容量）。當(dāng)充電程序開始后，電池的溫度會上升的很明顯，有些急速充電器（低于1小時）內(nèi)含風(fēng)扇來避免電池過熱。

有的廠商認(rèn)為：使用一些簡單的恒流（且電流要?。┏潆娖?，不管有沒有計(jì)時器，都可以安全地為鎳氫電池充電，允許的長時間充電電流為C/10h（電池的標(biāo)稱電量除以10小時）。實(shí)際上，一些造價低廉的無線電話基地臺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，但對電池的壽命可能會有不良影響。根據(jù)松下公司（Panasonic）的《鎳氫電池充電指南》（鏈接在頁面底部），長期使用涓流方式（以很小的電流長時間充電）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每小時到0.05×C每小時之間，最長充電時間為20小時。

對于鎳氫電池的長期保養(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，或者是長時間未使用的鎳氫電池，需要一段“激活”時間來回復(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）。這會對電池產(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)）能夠檢測串聯(lián)電池的放電電壓，當(dāng)它下降到一定程度時，便自動關(guān)閉，以保護(hù)電池。單顆電池并不會有以上的危險，只會一直放電，直到電壓為0。這不會對電池造成損害，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，自放電速率又會稍微下降。電池存放處的溫度對自放電速率有十分大的影響。正因如此，長時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(特別是不同體積)的電池,容量越高,提供使用的時間越長.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,標(biāo)稱容量(比如600mAh)也相同,實(shí)際測的初始容量不同:比如一個為660mAh,另一個是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。許多國內(nèi)的電芯廠家往往以這個方式來獲得高容量的電池。而用戶使用半年以后待機(jī)時間卻是差得一塌糊涂。

民用的那些AA鎳氫電池(就是五號電池),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數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測出來的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國內(nèi)目前有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現(xiàn)在國內(nèi)也被淘汰了。目前國內(nèi)外比表面積測試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國內(nèi)外制定出來的比表面積測定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測試方法為基礎(chǔ)的，請參看中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測其實(shí)是比較耗費(fèi)時間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費(fèi)一整天的時間，如果測試過程沒有實(shí)現(xiàn)完全自動化，那測試人員就時刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導(dǎo)致測試過程的失敗，這會浪費(fèi)測試人員很多的寶貴時間。F-Sorb2400比表面積測試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉Ρ确ǎ?，更重要的F-Sorb2400比表面積測試儀是迄今為止國內(nèi)唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設(shè)備，其測試結(jié)果與國際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時減少人為誤差，提高測試結(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，大家購買后要先進(jìn)行充電然后再使用。但如果電池出廠時間比較短，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，不要充一會用一會然后再充。這可是“延年益壽”的重要一點(diǎn)。

（4）電池充電時，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，必要時使用柔軟、清潔的干布輕擦。

（5）長時間不用的時候，記得把電池從電池倉中取出，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）長期不用的鎳氫電池會在存放幾個月后，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)放置了很長的時候，建議你先用慢充進(jìn)行充電為宜。因?yàn)椋簱?jù)測試，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（一個月10%-15%左右），如果電池完全放電后再保存，很長時間內(nèi)不使用，電池的自放電現(xiàn)象就會造成電池的過放電，會損壞電池。不信？那你想一想新買的鎳氫充電電池是不是都還有電的，其中就是這個道理。建議：多比較，糾正錯誤的觀點(diǎn)，從正確的方向入手保養(yǎng)電池，否則會事與愿違。

（7）對鎳氫進(jìn)行放電。專家建議。盡量不要對鎳氫電池放電，過放會導(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。充電時間長，充電1800mAh的鎳氫電池要16個小時左右。時間雖然是慢了些，可是充電會充的很足，并且不傷電池?？斐潆娏魍ǔ６荚?00mA以上，充電時間明顯減少很多，3-4個小時就可以搞定，也贏得了大家的喜愛。快充種類很多，價格不一。所以大家也常常有疑問，同是快充，價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)能力在對電池充電時，也把快充對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間太長；快充可以節(jié)省時間，但對電池有傷害，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快充和一個慢充。用快充充一段時間，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）電池使用時一般都是電池組，就是4節(jié)或6節(jié)串聯(lián)起來，這時候，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同時購買的電池。然后，要保持電池內(nèi)部的電量一致，簡單的說，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?。高檔的NI-MH充電器用的是-DELTAV檢測電池電壓來判斷電池是否充滿。電池充電時的電壓曲線和放電時有點(diǎn)相似，開始時是比較快的上升，之后緩慢上升，等到充好的時候，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多個小時。而用-DELTAV自動切斷的充電器，由于能夠準(zhǔn)確地控制充電時間，因此可以比較可靠的使用大電流充電。大電流充電對于鎳氫電池的損害并沒有大家想象的利害，相反的時，現(xiàn)在DC的使用狀況，更需要大電流充電。首先是時間問題，不用講了。然后，鎳氫電池有個特性，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，因此相對來說使用相對來說較大的電流充電是個明智的選擇，可以讓電池放得更加干凈。一般5號充電電流不能超過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。不過在一段時間使用后，以及要平衡電池、激活電池的時候，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，放電的時候注意不要過放電，放到每節(jié)電池0.9V時就可以停止放電了。NI-MH電池沒有鎳鎘電池強(qiáng)悍，對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。電池充滿的時候，電池會發(fā)熱，大電流充滿時溫度應(yīng)該為42度左右，不要超過45度，否則壽命會很快降低，電池內(nèi)阻將會增大。還有，充電后電池溫度較高，等冷卻后才可對其充電，充電前也要等電池冷卻。長時間不用后重新使用，最好充放幾遍重新激活電池。平時使用的時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

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

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為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金。最常用儲氫合金為LaNi5。