鎳氫電池設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)步驟
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-29 16:26
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鎳氫電池設(shè)計(jì)方法
鎳氫電池設(shè)計(jì)者在明確的設(shè)計(jì)任務(wù)和充分的準(zhǔn)備下，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)鎳氫電池用戶的需求，電池設(shè)計(jì)有兩種方式:一是為電氣設(shè)備和儀表提供額定容量電源;另一種只是給出了電源的外部尺寸，研制出性能良好的新規(guī)格電池或異型電池。
鎳氫電池設(shè)計(jì)步驟:
(1)確定鎳氫電池組合中單體電池?cái)?shù)量和工作電流密度。
A.根據(jù)用戶要求，確定鎳氫電池的工作總電壓、工作電流等指標(biāo)，選擇電池系列，參考系列的“伏安曲線”。
(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或通過實(shí)驗(yàn)獲得)來確定單個電池的工作電壓和工作電流密度。
B.確定電池組中單個電池的數(shù)量。單電池?cái)?shù)量=黃組總工作電壓/單電池電壓
(2)計(jì)算鎳氫電池的容量
A.根據(jù)所需的工作電流和工作時間，計(jì)算額定容量。
額定容量=工作電流×工作時間
確定設(shè)計(jì)能力。
設(shè)計(jì)能力=額定能力×設(shè)計(jì)系數(shù)
設(shè)計(jì)系數(shù)的設(shè)定是為了保證電池的可靠性和使用壽命，一般為1.1~1.2。
(3)計(jì)算鎳氫電池的活性物質(zhì)含量
A.控制電極活性物質(zhì)的量。
控制電極單細(xì)胞活性物質(zhì)消耗=設(shè)計(jì)容量×電化學(xué)當(dāng)量/利用率
B.非受控電極活性物質(zhì)含量。
非控制電極在單個電池中的有效材料消耗=設(shè)計(jì)容量×電化學(xué)當(dāng)量×過剩系數(shù)/利用率
過量系數(shù)一般在1 ~ 2之間，如mi-ni電池為1.3~1.7。
(4)電極板設(shè)計(jì)(確定電極總面積、電極數(shù)量、單電極物質(zhì)量、單電極厚度)。
A.根據(jù)工作電流和選擇的工作電流密度，計(jì)算出電極的總面積(根據(jù)控制電極)。
總電極面積=工作電流/工作電流密度
B.根據(jù)電池的最大尺寸選擇合適的電極尺寸，計(jì)算電極數(shù)量。
電極數(shù)=電極總面積/板面積
C.根據(jù)單個電池正極和負(fù)極的活性物質(zhì)含量和電極數(shù)量，計(jì)算單個電極的活性物質(zhì)含量。
單個正(負(fù))極材料量=單個電池中正、負(fù)極材料量/正(負(fù))極片數(shù)
D.確定單個電極的厚度
各劑量的正、負(fù)服務(wù)物質(zhì)濃度網(wǎng)絡(luò)厚度
正(負(fù))極片平均厚度=正(負(fù))極片材料用量/(材料密度×極片面積×(1-孔隙度))+集電極網(wǎng)厚度
式中集電極網(wǎng)厚度=網(wǎng)重/(質(zhì)量密度×網(wǎng)面積)
(5)電池隔膜材料的選擇及厚度、層數(shù)的確定
根據(jù)電池系列和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的電池隔膜材料和厚度，根據(jù)具體設(shè)計(jì)確定所需隔膜層數(shù)。
(6)確定電解液的濃度和用量
根據(jù)所選電池系列的特點(diǎn)，可根據(jù)具體的電池設(shè)計(jì)要求和使用條件(如工作電流、工作溫度、循環(huán)性能等)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定電解液的濃度和用量。
電解液的量越少，保證電池不泄漏越好。
(7)確定電池的密封性和單體電池的尺寸
密封性可以用以下公式計(jì)算
彈性桿總厚度+隔膜總厚度×100%
電池內(nèi)徑
對于圓柱細(xì)胞，也使用橫截面積
氣密性極片總長度極片厚度+隔膜總長度隔膜厚度為100%
電池的橫截面積
電池的橫截面積等于T乘以d2
D是電池的內(nèi)徑。電池的密封性是根據(jù)所選系列的電池特性和所設(shè)計(jì)電池的電極厚度來確定的。
