鎳氫電池的特性和使用方法（FDK鎳氫電池充電機(jī)制）

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鎳氫電池簡(jiǎn)介

鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成的一種堿性蓄電池，它的正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成。鎳氫電池電量?jī)?chǔ)藏比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，運(yùn)用壽命也更長(zhǎng)，而且對(duì)環(huán)境無污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴許多，功能比鋰電池要差。

堿性電池在長(zhǎng)期不使用后會(huì)漏出輕微腐蝕性及有害液體（會(huì)對(duì)人體有害又或損壞使用該電池的裝置），而鋰電池在不適使用時(shí)有機(jī)會(huì)燃燒或爆炸。相對(duì)來看鎳氫電池算是最安全的電池。

大功率的鎳氫電池廣泛應(yīng)用于油電混合動(dòng)力車輛中，最具代表性的例子是豐田普銳斯，該車使用了特別的充放電程序，電池充放電壽命可足夠車輛使用十年。雖然鎳氫電池的質(zhì)量比鋰離子電池大，但仍然有部分新能源汽車使用鎳氫電池。從每個(gè)單體電池的電壓來看，鎳氫與鎳鎘電池的標(biāo)稱電壓都是1.2V。

鎳氫電池的主要應(yīng)用特性如下所示：

• 質(zhì)量比功率高，目前商業(yè)化的鎳氫功率型電池能達(dá)到1350W h/kg；

• 循環(huán)次數(shù)多，目前應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的鎳氫動(dòng)力蓄電池，80%放電深度(DOD）循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上，為鉛酸電池的3倍以上，100%DOD循環(huán)壽命在500次以上，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中可使用5年以上；

• 無污染，不含鉛、鎘等對(duì)人體有害的金屬，為21世紀(jì)綠色環(huán)保電源；

• 耐過充電和過放電、無記憶效應(yīng)；

• 使用溫度范圍寬，正常使用溫度范圍為-30~55℃，儲(chǔ)存溫度范圍為-40 ~70°℃；

• 安全、可靠，在短路、擠壓、針刺、安全閥工作能力、跌落、加熱、耐振動(dòng)等安全性和可靠性試驗(yàn)中無爆炸、燃燒現(xiàn)象。

最近開發(fā)的項(xiàng)目使用到FDK的鎳氫電池，所以出一篇博文分享一下相關(guān)的知識(shí)。

FDK株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱FDK）成立于1950年，總部位于日本，是一家主要制造、銷售和出口各種電池、可充電電池、電池設(shè)備、電子元器件和設(shè)備的制造商。FDK的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、汽車用品、移動(dòng)產(chǎn)品、通訊設(shè)備等應(yīng)用。

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鎳氫電池工作原理

鎳氫電池是一種堿性電池，其負(fù)極采用由儲(chǔ)氫材料作為活性物質(zhì)的氫化物電極，正極采用氫氧化鎳電極（簡(jiǎn)稱鎳電極），電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液。鎳氫電池充電時(shí)，氫氧化鉀電解液中的氫離子會(huì)被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣，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。

鎳鎘、鎳氫電池的充電過程非常相似，都要求恒流充電，以防止電池過充電。充電器對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，同時(shí)檢測(cè)電池的電壓和其他參數(shù)。為避免損壞電池，電池溫度過低時(shí)不能開始快速充電，一旦電池溫度達(dá)到規(guī)定數(shù)值后，也必須立即停止充電。

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鎳氫電池的使用

一般情況下，新購(gòu)買的鎳氫電池只含有少量電量，要先進(jìn)行充電然后再使用。如果電池出廠時(shí)間比較短，電量足，推薦先使用然后再充電。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后使用時(shí)間沒有想象的那么多，在3~4次充電和使用后問題就迎刃而解了。

雖然鎳氫電池?zé)o記憶效應(yīng)，仍然推薦盡量每次使用完后再充電，并且是一次性充滿，不要用一會(huì)兒充一會(huì)兒，有利于延長(zhǎng)電池壽命。關(guān)于鎳氫電池的充電方法可參見FDK提供的充電機(jī)制，如下圖所示：

長(zhǎng)期不用的鎳氫電池會(huì)在存放幾個(gè)月后，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，建議先用慢充進(jìn)行充電為宜。據(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。

雖然鎳氫電池有安全可靠無污染，但是也存在缺點(diǎn)：在生產(chǎn)制造成本上，鎳氫電池比較貴、自放電性能比較差（放電電流相對(duì)較大）、能量密度大，在安全性能上比鎳鎘電池和鉛酸電池要差等等，選型時(shí)候還是需要結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行采購(gòu)。