郭紅霞, 喬月純, 張紅嬰
(1.河南機(jī)電高等??茖W(xué)校電子信息工程系,河南新鄉(xiāng)453002;2.河南新鄉(xiāng)七五五廠,河南新鄉(xiāng)453069)
金屬氫化物-鎳電池以其高比能量、高比功率、安全性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛的關(guān)注和使用。對(duì)在一些領(lǐng)域如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等使用時(shí),通常需要多只電池組合,電池均一性對(duì)電池組使用性能有很大影響,特別是若混入個(gè)別微短路電池將嚴(yán)重影響電池組的使用,因此,在生產(chǎn)和使用過程中迅速判斷和剔除微短路電池十分重要。
本文以D型燒結(jié)式MH/Ni電池為研究對(duì)象,探討了一種快速確定燒結(jié)式MH/Ni微短路電池的方法。
1.1.1 燒結(jié)式鎳正極片的制備
以255#鎳粉和羧甲基纖維素鈉(CMC)為主要原料制成鎳漿,在鍍鎳沖孔鋼帶上涂漿,經(jīng)刮漿、烘干、燒結(jié)制成鎳基板,然后經(jīng)化學(xué)浸漬,極板化成、切片,制成燒結(jié)式鎳正極片。
1.1.2 涂膏式貯氫負(fù)極片的制備
貯氫負(fù)極片采用涂膏式。將AB5型貯氫合金粉、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、水按一定的比例配成漿料,在穿孔鋼帶上涂漿、刮漿,再經(jīng)烘干、碾壓、切片,制成貯氫負(fù)極片。
將正極片、負(fù)極片與聚丙烯隔膜一起卷成極組,經(jīng)過裝殼、滾槽、端面焊接以及開口化成、封口后,制成額定容量為6.5 Ah的D型氫鎳電池。從該批容量合格并經(jīng)28 d常溫自放電檢驗(yàn)中,放電容量低于4.2 Ah的電池,隨機(jī)抽取8只,編號(hào)1#~8#試驗(yàn)電池。
將1#~8#電池以1.3 A充電7 h,放置0.5 h,再以1.3 A放電至1.0 V,如此循環(huán)3次,以平均放電時(shí)間計(jì)算電池初始容量。然后,將電池用0.5Ω電阻短路放電3.58 h后斷開,電池開路電壓逐漸恢復(fù),記錄短路后電池開路電壓恢復(fù)情況。
再將電池以1.3 A充電7 h,開路擱置0.5 h,以1.3 A放電至1.0 V,如此循環(huán)2次;最后,以1.3 A充電7 h,開路擱置28 d后,以1.3A放電至1.0V。根據(jù)放電時(shí)間計(jì)算荷電保持率。
短路后電池開路電壓恢復(fù)情況及自放電情況見圖1和表1。從圖1可見,電池的開路電壓初期恢復(fù)很快,一天之內(nèi)基本恢復(fù)正常,且能夠維持在1.1 V以上不變;對(duì)2#、4#、8#電池,其開路電壓恢復(fù)曲線明顯偏離正常電池電壓恢復(fù)曲線,電壓經(jīng)短暫恢復(fù)后,又會(huì)很快下降。對(duì)比表1自放電情況可見這三只電池的荷電保持率明顯低于其它電池。從荷電保持率大小可知,2#、4#、8#三只電池已不僅是自放電較大,而是有微短路情況。對(duì)2#和8#進(jìn)行解剖,證實(shí)了這個(gè)結(jié)果。
對(duì)于經(jīng)過短時(shí)間短路的電池,電池得到進(jìn)一步的放電,不僅高價(jià)鎳還原成低價(jià)鎳,甚至高價(jià)鈷也可能還原為低價(jià)鈷[1-2]。由于正極中殘余的高價(jià)鎳(也可能是高價(jià)鈷)極少,因此,如果電池有微短路的情況,電池的開路電壓短暫恢復(fù)后,由于微短路使正極中殘余的高價(jià)鎳(也可能是高價(jià)鈷)很快轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)鎳(或低價(jià)鈷)。像2#、4#、8#電池一樣,開路電壓回升后,很快又會(huì)降低。如電池沒有微短路,微量的高價(jià)鎳可以使電池的開路電壓維持在1.0 V以上。
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對(duì)燒結(jié)式MH-Ni電池,由于燒結(jié)式鎳正極的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是由燒結(jié)式鎳基板構(gòu)成,基板微孔的大小只有12μm左右,在電池放電至0 V時(shí),其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不受破壞。因此,將電池短路放電至0 V后,基本不影響電池性能。文獻(xiàn)[3-5]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。
短路電池?cái)嚅_后,電池開路電壓很快恢復(fù)至1.0 V以上;電壓的恢復(fù)與電池的微短路關(guān)系密切,若電壓不能恢復(fù)至1.0 V上,或者即使恢復(fù)至1.0 V上,但電壓并不能維持,說明該電池有微短路;用這種方法可以較快地初步確定燒結(jié)式MH-Ni微短路電池,這種方法并不影響電池性能。
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