镍氢电池设计例子

设计容量为1100mAh的AA型MH-Ni电池。电池的直径(d)为:13.9士0.2mm,高度(H)50士0.2mm电池额定电压为1.2V。
(1)电池容量C=Cr×Kc
C为设计容量,Cr为额定容量(1100mAh);Kc为设计安全系数,一般取1.1~1.2,这里取1.1,则C=1100×1.1=1210mAh
(2)极片高度
在考虑极板高度时应注意:①极板上部要有足够的空气室,一般取5~15mm高;②隔膜应比极板高出2~4mm,综合考虑此两点,因电池高为50mm,极板高度H为41mm。
(3)极片面积
对于MH-Ni电池,工作电流通常为600mA,工作电流密度i一般为5~15mA·cm﹣?,这里取i=9mA·cm﹣?,则

S+=600/9=66.7cm?
S-=KsS+=1.3×66.7=86.7cm。
Ks为设计系数,这里取K=1.3。
(4)极片长度的设计
正、负极片均为矩形,极片面积等于长乘高的二倍,因此,极片长度为:

极片长度计算公式
(5)极片厚度
MH-Ni电池中,通常控制正极片厚度为0.58士0.02mm 范围内,负极板在0.375士0.02mm范围内。
(6)活性物质用量的计算活性物质用量m=C×q/η式中,g为活性物质电化当量,g·Ah﹣?;η为封口电池中活性物质利用率,这里取80%,则:

m+=1.21×3.459/0.8=5.23g

m-=1.21/(0.25×0.6)=8.06g

注意在计算m-时,由于负极是贮氢合金粉,其电化当量不能用H2的电化当量来计算,应根据活性物质粉料的电化学容量、利用率来计算,即
m-=C/v·η

式中,v为贮氢材料的比容量0.25Ah·g﹣?;η为封口龟池中负极活性物质利用率。
(7)龟解液浓度和用量
电解液用1.25~1.30g·I.1KOH,加入15g·L1LioH,用量一般为电池活性物质量的18%。
mak=(5.23+8.06)×18%=2.39g
(8)隔膜尺寸
隔膜的长度一般为正负极长度之和,这里为187mm,宽度比极片宽2~4mm,本例可取44mm,厚度通常在0.15~0.2mm之间,这里取0.18mm。
(9)松紧度检验
松紧度=V?/V?×100%

松紧度检验公式
计算时电池壳体内径取为13.3mm。
以上数据是根据前面指定的1100mAhAA型密封MH-Ni电池设计的。通过计算发现其装配比为86.3%,在通常所说的80%~90%之间,符合设计要求。

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