CN201699097U - 镍氢电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低容量镍氢电池，解决的是现有的低容量镍氢电池正负极会产生膨胀而导致其放电电压较低、快速衰降、循环寿命短的问题。它包括在壳体内的由正极、负极、隔膜组成的极组，在极组的外表面与壳体内壁之间设置有填充物。本实用新型能实现正、负极片的厚度薄形贴合高装配松紧度设计，降低电池的欧姆内阻和极化内阻，提高电池大倍率放电性能；可以抑制充放电过程的电极的膨胀，保证电池性能稳定性；在振动条件下，能控制极组上下移位和松动，消除电池短路、爆炸隐患。

Description

镍氢电池 

技术领域

本实用新型涉及一种低容量镍氢电池。 

背景技术

长期以来，电动工具、太阳能和无绳电话等市场被镍镉电池所垄断，而镉具剧毒性，会对环境造成严重污染；而且2006年欧洲开始禁镉，因此，开发AAA(100-400mAh)、AA(100-800mAh)、A(100-1000mAh)、C(200-1500mAh)和D(200-2000mAh)低容量镍氢电池用于电动工具、太阳能、无绳电话，取代镍镉电池，具有广阔的市场前景。 

镍氢电池倍率性能是由欧姆内阻和极化内阻决定的，其中正、负极的厚度是一个重要因素，电池过充电时，正极材料中球形氢氧化亚镍由β-NiOOH转变为密度小的γ-NiOOH的缘故，引起正极的膨胀；在电池充放电过程中，负极材料中贮氢合金粉发生体积膨胀或收缩，加上合金粉的氧化和粉化，引起负极的膨胀。 

现有的镍氢电池的结构，见图6，是在壳体1内设置由正极2、负极3、隔膜4组成的极组5。对于低容量镍氢电池来说，壳体内壁与极组间、正极与隔膜间、以及负极与隔膜间均有一定的间隙空间，这给正负极膨胀提供了条件。镍氢电池正负极膨胀引起活性物极组质的脱落，导致其放电电压较低、高倍率快速衰降和寿命终止，严重影响电池的循环寿命。 

实用新型内容

本实用新型解决的就是现有的低容量镍氢电池正负极会产生膨胀而导致其放电电压较低、快速衰降、循环寿命短的问题。 

本实用新型所述镍氢电池，包括在壳体内的由正极、负极、隔膜组成的极组，在极组的外周面与壳体内壁之间设置有填充物。填充物占据了壳体内壁与极组间的空隙，并可以对极组施加一定的压力，使得正极与隔膜间、以及负极与隔膜间的间隙也很小，其限制了正极、负极在充放电过程中的膨胀。 

作为改进，它还包括一卷芯，正负极及隔膜在该卷芯上进行卷绕形成柱形极组。由于柱形极组在其轴心处总是有空隙，卷芯的存在，能占据该轴心处间隙，并可以对极组施加一定的压力，使得正极与隔膜间、以及负极与隔膜间的间隙也很小，其限制了正极、负极在充放电过程中的膨胀。 

作为改进，所述填充物成套管状，套装在极组的外周面。 

本实用新型能实现正、负极片的厚度薄形贴合高装配松紧度设计，降低电池的欧姆内阻和极化内阻，提高电池大倍率放电性能；可以抑制充放电过程的电极的膨胀，保证电池性能稳定性；在振动条件下，本实用新型能控制极组上下移位和松动，消除电池短路、爆炸隐患。 

附图说明

图1为实施例1-4的结构示意图。 

图2为实施例5的结构示意图。 

图3不同厚度的正极的电池10C倍率放电曲线图。 

图4是实施例3、对比例2在1C充电曲线图。 

图5是实施例3、对比例2在10C放电曲线图。 

图6为现有的低容量镍氢电池的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1所示的低容量镍氢电池，正极2、负极3、隔膜4在卷芯6上进行卷绕形成柱形极组5，在极组5的外周面中间部位套装有套管7，套管7和极组5被封装在壳体1内。 

实施例1 

对于图1所示的低容量镍氢电池，采用不同厚度的正极的电池性能数据见表1，10C倍率放电曲线见图3。图3中横坐标为放电容量(安小时)，纵坐标为放电电压(伏)。 

表1 

从表1中数据可知，随着正极板厚度的降低，电池内阻降低，10C放电平台升高比较明显，极板厚度1(0.68cm)的放电平台最低，厚度2(0.58cm)和厚度3(0.48cm)较高。在保证电池容量的条件下，降低电极厚度，增加电极面积，实质上是降低了电极单位面积上所承载的电流，从而减小极化，提高电流分布的均匀性。 

实例2 

采用图1所示的低容量镍氢电池(实施例2)与采用现有技术的低容量镍氢电池(对比例1)，在1C充，10C放电循环100次后极组厚度的变化见表2。 

表2 

从表2中数据可知，实施例2中正负厚度膨胀明显比对比例1低. 

实例3 

采用图1所示的低容量镍氢电池(实施例3)与采用现有技术的低容量镍氢电池(对比例2)，在1C充，10C放电对高倍率放电性能影响分别见图4、5。图4、5中1#代表实施例3，2#代表对比例2。图4中横坐标为充电时间(小时)，纵坐标为充电电压(伏)。图5中横坐标为放电时间(小时)，纵坐标为放电电压(伏)。 

从图5可知，实施例3的放电时间、放电电压均比对比例2要大。 

实例4 

采用图1所示的低容量镍氢电池(实施例4)与采用现有技术的低容量镍氢电池(对比例3)，在不同的10C放电循环次数下电池的容量和内阻的变化见表3。 

表3 

从表3得知，对比例3的10C放电电池寿命只有10次，实施例4的10C放电寿命达到100次以上。对于高倍率放电循环，放电容量突然降为零，说明当电池内阻增加到一定值时，在10C放电循环条件下由于极化过大，电池在闭路瞬间即达到放电终止电位0.8V。 

实施例5 

图2所示的低容量镍氢电池，其与图1的不同之处在于：所述套管7套装在极组5的上下端部。 

取采用图2所示的低容量镍氢电池30只电池，串联成12V电池组三组，分别放在防爆装置中，将正负极直接连接，进行强制短路试验，电池未发生爆炸或破裂，只有轻微鼓底现象，说明其安全性使用符合要求。 

取采用图2所示的低容量镍氢电池30只电池，将充满电电池用专用夹具固定在冲击台上进行碰撞试验，15只按垂直轴向，15只按平行轴向。碰撞试验结束后，串联成12V电池组，分别放在防爆装置中，将正负极直接连接进行强制短路试验，电池未发生爆炸或破裂，只有轻微鼓底现象，说明其机械性能符合使用要求。 

凡是在电池的壳体内设置支架、在极组的外周缠胶带、在极组的上下两端设置固定物或以其它形式以能够将电池的极组固定、防止电池在充放电中极阻发生形变的结构均是本实用新型的保护范围，在此不一一赘述。 

Claims (4)

1.镍氢电池，包括在壳体内的由正极、负极、隔膜组成的极组，其特征在于：在极组的外周面与壳体内壁之间设置有填充物。

2.根据权利要求1所述的镍氢电池，其特征在于：它还包括一卷芯，正负极及隔膜在该卷芯上进行卷绕形成柱形极组。

3.根据权利要求2所述的镍氢电池，其特征在于：所述填充物成套管状，套装在极组的外周面。

4.根据权利要求1所述的镍氢电池，所述正极厚度为0.48-0.58cm。 

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