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1、镉镍电池的设计方法（正极烧结）（1）、容量确定ux & (1 + G式中C设：设计容量C：额定容量K1：设计安全系数，一般取1.11.2，这里取1.1K2：电池封口容量与开口容量之比，一般比0.850.95，负极为涂浆式电极，这里取 0.9。a：电池不能被利用的容量比以百分数计，这里取零，0.5 X 1. 1 X (1+0)以AA500mAh为例。0.9由于正极为容量限制电极，帮正极的设计容量为0.611Ah，为确保电池充电时不产生氢气，所 以负极容量一般为正极容量的1.31.8倍，这里取1.5，则负极容量为0.916Ah。二、电池结构尺寸设计：1、电池最大外形尺寸，尽可能按标准尺寸取中、下差
2、以确保更换与配合AA电池尺寸（含商标） 0 14. 5 -1.5 *50.5 -2-所以光身电池尺寸设定为=13.8 H=50,钢壳有效内径为0 13.20 13.3。（如做高容量电池可 适当放大直径0 =14.0）。2、极板尺寸设计：A、极板高度设计原则：（1）极板组上部有足够的空气室，以确保电池在充放过程中有一合理内压，防止因压力过高 造成漏气而漏液。（2）.隔膜要比极板高14mm以防止短路。（3）.在保证上述条件下尽可能高。本例电池高H=50mm，则极板高h=50-h1， h1为气室高，一般取1015mm，这里取12,则极板 高h=38mm。（做高容量电池可适当增加极板高度为40mm）。
3、B：正极板面积：正极板面积斗=*曲式中 I为电池典型工作电流，一般取1C即500mA；i为电池极化较小情况下典型的工作电流密度，i可取为lOmA/cm2。对Cd/ NiOOH 负极板面积S_ = 1.30S 则S =1.30 x 50=65 (cm2)C.极板长度设计：对于箔式电极，极板面积等于长X高的2倍极板长度=2 X极板高L+ = lk50=心 EmmL-= 2 X 3.8 = S55在极板组与钢壳内径松紧度适中的条件下、极板越长电池放电性能越好，本例正极长度为 68mm,负极为 90mm。D.极板厚度设计：正、负极板厚度=耗0燃）其中S：极板面积（cm2）W：活性物质重量（g）d :活
4、性物质密度，烧结正极取值为1.40g/cm2，涂浆式负极取值为3.0g/cm3。得下式：极板厚度正极厚度0.611 X 3.466.8 X 3.8 X!.4x 0.95 =0 61负极厚度9 x /sx 0.5-0 3S其中 C为设计容量（Ah）,正极为0.611Ah，负极为0.916Ah；K为活性物质电化当量；正极活性物质电化当量为3.46g / Ah，而负极活性物持电 化当量为2.09g / Ah；n为活性物质利用率，烧结正极利用率取95%，而拉浆负极利用率则取50%。3、隔膜设计：A.高温下使用电池应选聚丙烯隔膜，本设计用维尼纶聚乙烯醇无纺布，透性气为50200L/ m2*S （隔膜两侧
5、压力差为0.1M Pa）。根据电池加工对隔膜强度的要求以及考虑到电池的自放电和密 封电池内气体的循环（主要为电池过充放过程中产生的气体有高的扩散速度要求）一般选取隔膜厚 度0.150.25mm,这里取厚度为0.160.01。隔膜高度设计，一般比极板宽度宽14mm,这里取3mm，h 膜 =38+3=41C.隔膜长度W2个负极长度，这里取170mm。4、电解液设计：电液量按35g / Ah加入或按电池组重量的1618%左右，本设计选取1.82.0g。为提高电池寿命和高温性能，正带电解液中按1530g/L加入LiOH。5、装配松紧程度：装配松紧程度是考虑加电液后极板、隔膜膨胀的一个参数，其大小直接影
6、响 电池性能，过紧，不仅不利于电池的加工装配，同时造成极板、隔膜湿润困难，放电电压低，实际 放电容量小；太松，不仅降低了比容量，同时还会使极板过度膨胀，影响电池的适用寿命，一般控 制在 8090(高容量电池一般取上限)。镉镍电池的设计方法(正极烧结)(2)1、参照别家电池极板尺寸假定尺寸，计算后修正。以SC1400mAh为例。2、确定容量：额定容量 1400mAh正极封口后容量应为额定容量的 1.051.10，这里取 1.05。正极封口后容量应为1400x1.05=1470mAh , 必须三1470mAh正极容量：负极容量=1 ： 1.351.5这里取1.5负极封口后容量应为1470x1.5=
7、2205mAh ,必须2200mAh3、极板容量开口容量：封口容量=1： 0.9贝9 正极片容量应为1470 / 0.9 = 1633mAh必须1633mAh负极片容量应为2200 / 0.9 = 2444mAh必须2444mAh4、极板尺寸设定：正极片 18x3.15(3.05)x0.0620.01=3.40cm3NiOOH电化当量289mAh/g,正极利用率为95%，但由于浸渍过程中，游离硝酸对镍基体的 腐蚀作用，每增重1g Ni(OH)2可放出约300mAh电容量。正极浸渍 Ni(OH)2 增重量应为：1633mAh/300 mAh =5.44+0.5 g 每片正极板增重量比密度应为：
8、5.44g/3.40cm3=1.60g/ cm3 正极板基板长条尺寸取： 740mmx90mmx0.620.01mm孔率75%左右时，基板重8182g左右，骨架重40.3g左右，长条基板增重应达到4458g， 电池容量才能达到SC1400的要求。负极片24X3.15(3.05)x0.048 0.02=3.52 cm3按负极粉子配方CdO占94%，Cd含量87.5%，利用率60%，镉电化当量0.477Ah/g。所以负 极粉子重量应为：2444/ (0.94x0.875x0.60x477) =10.4+o.5g，单片骨架重3.63.7g，负极片成品重量 应为14.10.2 g。负极片负极粉重量比密
9、度为： 10.4/3.52=2.95g/ cm3 负极片重量比密度为： 14.1/3.52=4.0g/ cm3(通常正极活性物质比密度在1.451.65g/ cm之间选择，负极粉子比密度在2.83.2 g / cm3之 间选择。 ) 负极毛坯尺寸为：980mm X 90mmX 0.53 0.02mm(一次碾压后的尺寸)5、隔膜尺寸L负极板长度X2-钢壳内径半径/2本例设计 245x2- 10.6/2=434mm6、电解液：额定比碱量在2.5mL3.2mL/Ah之间选择，SC1400选定2.7mL / Ah用碱量=额定比碱量X额定容量=2.7x1.4=3.78mL碱液质量=体积*比重=3.78*
10、1.26=4.76g所以该设计碱液量为4.7g0.2，另外，每升KOH溶液加1530g LiOH。超细型MH / Ni园柱密封电池的设计1设计要求电池尺寸：Q 9.80.3mm 高 47.60.3mm电池重量： 9g额定电压： 1.2V 额定容量： 300mAhIC5放电不小于54min2容量设计设计容量与额定容量有以下关系：C设=C额K/K2式中： C 设电池的设计容量 mAhC 额电池的额定容量 mAhK设计保险系数，一般为110%120%,本设计取110% K2封口容量与开口容量之比，一般为80%90%，本设计根据实验积累数据取87%C 设=300X110%X87%=379mAh3极板设
11、计 根据电池高容量的性能要求，正极板采用泡沫镍电极，负极采用拉浆式贮氢负极，由于该电池 为移动电池的配套电源，设计时应考虑其大电流充放电特性，故其极板厚度在满足容量要求时尽量 薄，本设计中控制下极板厚度0.7mm以下，负极板0.35mm厚以下。极板的高度由电池高度决定， 由此确定正极板高度为39mm,负极板高度为40mm。根据我们实验数据，泡沫镍正极体积比容量为550600mAh/cm3，本设计中取570 mAh/cm3。贮 氢负极体积比容量为10501150 mAh/cm3，本设计取1100 mAh/cm3。因此正极板体积 V+=379/570=0.655 cm3=665mm3负极板体积 V
12、- =379X1.3/1100=0.448 cm3=488mm3 注：设计中负极容量为正极容量的1.3倍。由正负极板的体积、厚度、高度可算出长度正极板长度 L+=665/39X 0.7=24.4(mm)负极板长度 L- =448/40x0.35=32(mm)隔膜尺寸64x43x0.15mm4装配松紧度用下式计算：装配松紧度用下式计算：a =S/S0式中：a为松紧度以百分数表示S极板组横断面积S0电池壳内横断面积S=S +S-+S 膜+S+正极板横断面积S-负极板横断面积S 膜隔膜横断面积本设计中 S+=24.4x0.7mm=17.08mm2S-=32x0.35mm=11.2mmS 膜=64x0
13、.15mm=9.6mm2因此 S=S +S-+S 膜=17.08+11.2+9.6=37.88mm2+S0=n (D/2)2=3.14x(D/2)2=46.54mm2式中 D 为电池壳内径 7.7mma =S/S0=37.88/46.54=81.4% 此松紧度符合一般圆柱密封电池松紧度8090%的要求。5活性物质设计 活性物质用量是由电池容量，活性物质利用率及其本身性质确定，其关系如下：W=C/K Y式中：W活性物质量(g)C电池设计容量(mAh)K活性物质电化当量(mAh/ g)Y活性物质利用率正极活性物质为 Ni(0H)2, C+= =379 mAh，K+=289 mAh/ g，Y+=95
14、%由此，W = C /K Y =379/289X95%=1.38 (g)+ + + +负极活性物质为贮氢合金粉，C-= C 设X 1.3=379x1.3=493 mAh, K-=260 mAh/ g, Y-=100% 由此，W-=C-/K- Y-=493/260X100%=1.90 (g)6电解液设计根据有关资料积累，本设计电解液密度为1.26g/cm3/KOH+15g/L LiOH电液。电液量确定为0.91.1g/ 只。7样品电池性能 试验样品电池正极板是用泡沫镍作基体，点焊极耳，将和好的正极活性物质浆涂入泡沫镍中， 经烘干，压制而成。负极板用合金粉加适量粘合剂混合后刮浆、烘干、滚压而成。样品电池测试结 果如下：电池号12345678平均重量(g)8.58.38.68.58.38.58.48.48.40.2C 容量(mAh)3653353584123543633553623631C 放电(mAh)30030029530030030530030030028天自放电(mAh)252248264274257259240270258导电剂对电池的影响镍粉石黑粉乙炔黑导电剂乙炔黑：从实验数据和放电曲线，我们认为镍粉和乙炔黑共同作导电材料且乙炔黑的最 佳配比为 1.5%重量百分比时最为合适。因为乙炔黑为链状结构，含碳量高，含铁等有害杂质少，且 其
