鎳鎘電池原理

鎳鎘電池原理分析

位于負(fù)極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，并附著在陽(yáng)極上，同時(shí)也放出電子。電子沿著電線至陰極，和陰極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應(yīng)形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會(huì)附著在陽(yáng)極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會(huì)隨著時(shí)間而下降。

鎳鎘電池正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量?；钚晕镔|(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開(kāi)。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比，NiCd電池的自放電率(即電池不使用時(shí)失去電荷的速率超科電池)適中。NiCd電池在使用過(guò)程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時(shí)，就不能放出全部電量。比如，放出80%電量后再充足電，該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應(yīng)。當(dāng)然，幾次完整的放電/充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng)，若未完全放電，應(yīng)在充電前將每節(jié)電池放電至1V以下。

鎳鎘電池充電

鎳鎘電池充電

在0.05C至大于1C的范圍內(nèi)對(duì)NiCd電池恒流充電。一些低成本充電器使用絕對(duì)溫度終止充電。雖然簡(jiǎn)單、成本低，但這種充電終止方法不精確。更好的方法是通過(guò)檢測(cè)電池充滿時(shí)的電壓跌落終止充電。對(duì)于充電速率為0.5C或更高的NiCd電池，-ΔV方法是最有效的。-ΔV充電終止檢測(cè)應(yīng)與電池溫度檢測(cè)相結(jié)合，因?yàn)槔匣姵睾筒黄ヅ潆姵乜赡軠p少ΔV。

通過(guò)檢測(cè)溫升速率(dT/dt)可以實(shí)現(xiàn)更精確的滿充檢測(cè)，這種滿充檢測(cè)比固定溫度終止對(duì)電池更好?；讦/dt和-ΔV組合的充電終止方法可避免電池過(guò)充，延長(zhǎng)電池壽命?？焖俪潆娍筛纳瞥潆娦省Ｔ?C的充電速率下，效率可以接近1.1 (91%)，充滿一個(gè)空電池的時(shí)間為1小時(shí)多一點(diǎn)。當(dāng)以0.1C充電時(shí)，效率便下降到1.4 (71%)，充電時(shí)間為14小時(shí)左右。

因?yàn)镹iCd電池對(duì)電能接收程度接近100%，所以幾乎所有的能量在充電開(kāi)始的70%期間被吸收，而且電池保持不發(fā)熱。超快速充電器利用該特點(diǎn)，在幾分鐘內(nèi)將電池充到70%，以幾C的電流充電而無(wú)熱量產(chǎn)生。充到70%后，電池再以較低速率繼續(xù)充電，直到電池充滿。最后以0.02C至0.1C的涓流結(jié)束充電。

1．鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，非常的經(jīng)濟(jì)；

2．內(nèi)阻小，可供大電流的放電，當(dāng)它放電時(shí)電壓的變化很小，作為直流電源是一種質(zhì)量極佳的電池；

3．因?yàn)椴捎猛耆芊馐?，因此不?huì)有電解液漏出的現(xiàn)象，也完全不需要補(bǔ)充電解液；

4．與其他種類電池相比之下，鎳鎘電池可耐過(guò)充電或放過(guò)電，操作簡(jiǎn)單方便；

5．長(zhǎng)時(shí)間的放置下也不會(huì)使性能劣化，當(dāng)十分充完電后即可恢復(fù)原來(lái)的特性；

6．可使用在很廣的溫度范圍內(nèi)；

7．因?yàn)樗捎媒饘偃萜鞫鞒?，有機(jī)械性的堅(jiān)固；

8．鎳鎘電池在非常嚴(yán)格的品質(zhì)管理下被制造完成，有非常優(yōu)良的品質(zhì)性賴性。

鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。與其它類型的電池比較，鎳鎘電池可耐過(guò)充電或過(guò)放電。鎳鎘電池的放電電壓根據(jù)其放電裝置有所差異，每個(gè)單元電池(Cell)大約是1.2V，電池容量單位為Ah(安時(shí))、mAh(毫安時(shí))，放電終止電壓的極限值稱為“放電終止電壓”，鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單元電池)。自放電率低，鎳鎘電池在長(zhǎng)時(shí)間放置的情況下，特性也不會(huì)劣化，充分充電后可完全恢復(fù)原來(lái)的特性，它可在30℃--50℃的溫度范圍內(nèi)使用。由于單元電池采用金屬容器，堅(jiān)固耐用；采用完全密封的方式，不會(huì)出現(xiàn)電解液泄漏現(xiàn)象，故無(wú)須補(bǔ)充電解液。

提高電池性能及延長(zhǎng)電池使用壽命的關(guān)鍵在于避免記憶效應(yīng)和過(guò)度放電。鎳鎘電池有記憶效應(yīng)，即鎳鎘電池在幾次低容量下的充放電工作之后，如果要進(jìn)行一次較大容量的充放電，電池將無(wú)法正常工作，這種情況即為記憶效應(yīng)(Memoryeffect)。特別是在放電終止電壓被設(shè)定的較高的錄像機(jī)、攝像機(jī)上，隨著工作電壓的降低，電池容量表面上也隨著降低，但放電電壓的降低可能是一至二次完全放電而造成的暫時(shí)現(xiàn)象。記憶效應(yīng)使得電池的性能不能得到充分發(fā)揮，也給拍攝帶來(lái)極大的不便。因此，在使用中應(yīng)注意使用帶充放電性能的充電器，如Sony公司的BC－1WDCE，避免記憶效應(yīng)的產(chǎn)生。使用一般充電器的如BC－1WA、BC－1WB時(shí)，可在10次左右的充電以后進(jìn)行一次放電，也可以達(dá)到防止記憶效應(yīng)的目的。

鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-Cadmium Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、超科等設(shè)備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過(guò)充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單，一般使用以下反應(yīng)放電：

Cd 2NiO(OH) 2

充電時(shí)反應(yīng)相反。

鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，在充放電過(guò)程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒(méi)有被完全放盡，久而久之將會(huì)引起電池容量的降低，在電池充放電的過(guò)程中（放電較為明顯），會(huì)在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。當(dāng)然，我們可以通過(guò)掌握合理的充放電方法來(lái)減輕“記憶效應(yīng)”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。眾多的缺點(diǎn)使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數(shù)碼設(shè)備電池的應(yīng)用范圍。

A. 高壽命

鎳鎘電池可以提供500次以上的充放電周期，壽命幾乎等同于使用該種電池的設(shè)備的服務(wù)期。

B. 優(yōu)異的放電性能

在大電流放電的情況下，鎳鎘電池具有低內(nèi)阻和高電壓的放電特性，因而應(yīng)用廣泛。

C. 儲(chǔ)存期長(zhǎng)

鎳鎘電池儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)而且限制條件少，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存后仍可正常充電。

D. 高倍率充電性能

鎳鎘電池可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行快速充電, 滿充時(shí)間僅為1.2小時(shí)。

E. 大范圍溫度適應(yīng)性

普通型鎳鎘電池可以應(yīng)用于較高或較低溫度環(huán)境。高溫型電池可以在70攝氏度或者更高溫度的環(huán)境中使用。

F. 可靠的安全閥

安全閥提供了免維護(hù)功能。鎳鎘電池在充放電或者儲(chǔ)存過(guò)程中可以自由使用。由于密封圈使用的是特殊材料，再加上密封劑的作用，使得鎳鎘電池很少出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。

G. 廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

鎳鎘電池容量從100mAh 至 7000mAh不等。通常使用的有標(biāo)準(zhǔn)型，消費(fèi)型，高溫型和大電流放電型等四大類，可應(yīng)用于任何無(wú)線設(shè)備。

H. 高質(zhì)量﹑高可靠性產(chǎn)品通過(guò)了QS9000質(zhì)量認(rèn)證。

電池壽命是指使用一段時(shí)間后，充放電的容量下降到標(biāo)稱容量的80%之前進(jìn)行的充放電次數(shù)，并非不能充放電或完全失效才是電池的壽命；自放電率是指電池充足電后長(zhǎng)時(shí)間放置不用的情況下緩慢自行放電的現(xiàn)象。自放電率低表明長(zhǎng)時(shí)間放置后容量下降少。

對(duì)于外出拍攝節(jié)目或新聞采訪，一般均使用便攜式攝錄設(shè)備，與便攜攝錄設(shè)備配套使用的電池，能否高效、優(yōu)質(zhì)的連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作提保證拍攝工作順利進(jìn)行的至關(guān)重要的一環(huán)。電池功能的正常發(fā)揮與我們電視、電教工作者在日常工作中的正確使用與精心保養(yǎng)密切相關(guān)，因此使用和保養(yǎng)問(wèn)題應(yīng)該引起我們的重視。

1、在日常工作中，應(yīng)該熟悉自己使用電池所屬類型，它所具有的基本特點(diǎn)和性能。這對(duì)于指導(dǎo)我們正確的使用和保養(yǎng)，具有十分重要的意義，對(duì)于延長(zhǎng)電池的使用壽命也是極為重要的。

2、充電時(shí)，室溫最好控制在10℃－30℃之間進(jìn)行，右高于30攝氏度最好采取降溫措施，避免因電池內(nèi)部過(guò)熱發(fā)生變形；室溫低于5攝氏度時(shí)，會(huì)造成充電不足，影響電池的使用壽命。

3、電池經(jīng)一段時(shí)間的使用后，由于放電程度不同和老化或多或少的存在充電不足和性能下降的情況，一般情況下鎳鎘電池可在10次左右的充放電循環(huán)之后，進(jìn)行一次過(guò)充電。方法是延長(zhǎng)充電時(shí)間比正常充電時(shí)間延長(zhǎng)一倍左右。具體舉例如下：用SONY的BC--1WA(B)充電器對(duì)NP-1電池充電，在綠燈閃爍時(shí)為快速充電，綠燈停止閃爍長(zhǎng)亮?xí)r快速充電結(jié)束點(diǎn)滴充電開(kāi)始，延長(zhǎng)點(diǎn)滴充電時(shí)間時(shí)，點(diǎn)滴充電時(shí)間為過(guò)充電時(shí)間，過(guò)充電時(shí)間以3－4小時(shí)為宜。

4、電池充放電應(yīng)嚴(yán)格按要求規(guī)范操作，切忌長(zhǎng)期過(guò)充、過(guò)放或經(jīng)常充電不足。放電不徹底、電池使用時(shí)長(zhǎng)期小電流深度放電或短路都是造成電池容量下降、壽命縮短的重要因素。長(zhǎng)此以往違章使用操作不僅會(huì)影響使用，而且勢(shì)必會(huì)影響電池的容量與壽命。

5、在常用BC-1WA(B)充電器中，電池充電過(guò)程應(yīng)一次完成，不可中途斷電或在快速充電結(jié)束后，電池處于高溫狀態(tài)，而重新接通電源，使得充電器再次給電池快速充電，結(jié)果會(huì)造成過(guò)充電。在使用中當(dāng)電池告警指示燈閃爍告警時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換電池，避免電池過(guò)量放電。

6、鎳鎘電池長(zhǎng)期不用時(shí)勿需充電保存，但須將電池放電至終止電壓后(攝錄機(jī)電池告警燈閃爍)方可封裝存放在原包裝紙盒或用布、紙包裝后，置于干燥、通風(fēng)處存放。

鎳鎘電池處理程序

鎳鎘電池是一種堿性蓄電池，它的正極板為氫氧化鎳，負(fù)極板為鎘，電解質(zhì)是氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。鎳鎘電池含有大量的Ni、Cd和Fe，其中Ni是鋼鐵、電器、有色合金、電鍍等方面的重要原料，Cd是電池、顏料和合金等方面用的稀有金屬且有巨毒，報(bào)廢后必須進(jìn)行回收。為了回收鎳鎘電池中的鎘、鎳、鐵材料和塑料，一般采用下列處理程序：

(1)機(jī)械拆卸和排出電解液：分離大電池的支架、殼體，排出的KOH常用酸中和成鉀鹽后 棄去。

(2)粉碎、篩分和物理分離：根據(jù)不同物料的粒度、磁化率進(jìn)行篩分和磁選分離。獲得細(xì)粒電極物料和粗粒不銹鋼、鐵廢料及塑料，后兩類分別用酸中和、水洗后另行回收。

(3)化學(xué)冶金處理：對(duì)活性電極材料進(jìn)行化學(xué)冶金處理，以獲得金屬鎘、鎳或它們的化合物試劑。

鎳鎘電池回收工藝

廢棄鎳鎘電池再生利用技術(shù)一般分為火法技術(shù)和濕法技術(shù)兩大類型。

火法工藝簡(jiǎn)單，能有效回收純Cd，防止Cd污染環(huán)境，并能回收鐵組金屬，在美國(guó)、瑞典、法 國(guó)及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家獲得了較多的工業(yè)應(yīng)用。但火冶法要在90~1000℃高溫條件下進(jìn)行，能耗較高，需處理大量高溫含塵爐氣，金屬回收率和產(chǎn)品純度也有待提高。

傳統(tǒng)的濕法冶金工藝目前尚無(wú)法回收原料中的少量Co，且電解條件要求嚴(yán)格。因此，為更有效從廢Ni、Cd電池中回收有價(jià)金屬，除不斷完善傳統(tǒng)工藝外，國(guó)內(nèi)外還在研究新的處理工藝。其中，溶劑萃取法和氨水浸出法是兩種較有應(yīng)用前景的回收工藝。 2100433B

1．可在-30℃-50℃的溫度范圍之間內(nèi)保存，但如果是長(zhǎng)時(shí)間放置的情形下，請(qǐng)?jiān)?5℃以下保存；

2．充電狀態(tài)或者是放電狀態(tài)的保存都是可能的，但是比較之下放電狀態(tài)可使容量較早回復(fù)并且較易被激活；

3．當(dāng)電池在長(zhǎng)時(shí)間的放置后，使用前必須十分地充電后再使用。

1.電源：4C 堿性或鎳鎘電池；

2.堿性電池： 24小時(shí)；

3.鎳鎘電池： 12 小時(shí)。

鎳鎘電池的大電流特性比鎳氫電池好，其抗過(guò)充電特性也比鎳氫電池好，中國(guó)又是世界上鎳鎘電池的生產(chǎn)大國(guó)。一些人提出鎘污染的問(wèn)題，中國(guó)還在大量的向歐洲出口鎳鎘電池及其應(yīng)用產(chǎn)品，歐洲到2006年才開(kāi)始限制。據(jù)中央電視臺(tái)播放的消息，神州五號(hào)還是采用鎳鎘電池的。這是其相對(duì)比較高的可靠性的優(yōu)點(diǎn)使該品種電池還在應(yīng)用與宇航設(shè)備上。這樣看，電動(dòng)自行車方面過(guò)早的使鎳鎘電池退出應(yīng)用是否有一些過(guò)激？而鎳鎘電池的成本和充電器的成本都明顯低于鎳氫電池，只要回收處理好了，還是應(yīng)該保留這個(gè)電池品種的。