烧结式MH-Ni电池微短路的快速确定方法

2010-03-06郭红霞乔月纯张红婴

电源技术 2010年6期

郭红霞，乔月纯，张红婴

(1.河南机电高等专科学校电子信息工程系，河南新乡453002；2.河南新乡七五五厂，河南新乡453069）

金属氢化物-镍电池以其高比能量、高比功率、安全性能好、循环寿命长、价格低廉等优点受到人们的广泛的关注和使用。对在一些领域如电动自行车、电动汽车等使用时，通常需要多只电池组合，电池均一性对电池组使用性能有很大影响，特别是若混入个别微短路电池将严重影响电池组的使用，因此，在生产和使用过程中迅速判断和剔除微短路电池十分重要。

本文以D型烧结式MH/Ni电池为研究对象，探讨了一种快速确定烧结式MH/Ni微短路电池的方法。

1 实验

1.1 电极的制备

1.1.1 烧结式镍正极片的制备

以255#镍粉和羧甲基纤维素钠（CMC）为主要原料制成镍浆,在镀镍冲孔钢带上涂浆，经刮浆、烘干、烧结制成镍基板，然后经化学浸渍，极板化成、切片，制成烧结式镍正极片。

1.1.2 涂膏式贮氢负极片的制备

贮氢负极片采用涂膏式。将AB5型贮氢合金粉、导电剂、粘结剂、水按一定的比例配成浆料，在穿孔钢带上涂浆、刮浆，再经烘干、碾压、切片，制成贮氢负极片。

1.2 电池的制备

将正极片、负极片与聚丙烯隔膜一起卷成极组，经过装壳、滚槽、端面焊接以及开口化成、封口后，制成额定容量为6.5 Ah的D型氢镍电池。从该批容量合格并经28 d常温自放电检验中，放电容量低于4.2 Ah的电池，随机抽取8只，编号1#～8#试验电池。

1.3 性能测试

将1#～8#电池以1.3 A充电7 h，放置0.5 h，再以1.3 A放电至1.0 V，如此循环3次，以平均放电时间计算电池初始容量。然后，将电池用0.5Ω电阻短路放电3.58 h后断开，电池开路电压逐渐恢复，记录短路后电池开路电压恢复情况。

再将电池以1.3 A充电7 h，开路搁置0.5 h，以1.3 A放电至1.0 V，如此循环2次；最后，以1.3 A充电7 h，开路搁置28 d后，以1.3A放电至1.0V。根据放电时间计算荷电保持率。

2 结果与讨论

短路后电池开路电压恢复情况及自放电情况见图1和表1。从图1可见，电池的开路电压初期恢复很快，一天之内基本恢复正常，且能够维持在1.1 V以上不变；对2#、4#、8#电池，其开路电压恢复曲线明显偏离正常电池电压恢复曲线，电压经短暂恢复后，又会很快下降。对比表1自放电情况可见这三只电池的荷电保持率明显低于其它电池。从荷电保持率大小可知，2#、4#、8#三只电池已不仅是自放电较大，而是有微短路情况。对2#和8#进行解剖，证实了这个结果。

对于经过短时间短路的电池，电池得到进一步的放电，不仅高价镍还原成低价镍，甚至高价钴也可能还原为低价钴[1-2]。由于正极中残余的高价镍（也可能是高价钴）极少，因此，如果电池有微短路的情况，电池的开路电压短暂恢复后，由于微短路使正极中残余的高价镍（也可能是高价钴）很快转变为低价镍（或低价钴）。像2#、4#、8#电池一样，开路电压回升后，很快又会降低。如电池没有微短路，微量的高价镍可以使电池的开路电压维持在1.0 V以上。