ニッケル水素電池はどのように発展し、現在の状況と展望

ニッケル水素電池は、性能の良い電池の一種です。ニッケル水素電池は、高電圧ニッケル水素電池と低電圧ニッケル水素電池に分けられます。ニッケル水素電池の正の活物質はNi（OH）2（NiO電極）、負の活物質は水素吸蔵合金とも呼ばれる金属水素化物（電極は水素貯蔵電極と呼ばれます）、電解質は6mol / Lカリウムです。水酸化溶液。水素エネルギー応用の重要な方向性として、ニッケル水素電池がますます注目を集めています。

近年、人間の大規模な開発・利用において化石燃料が少なくなっていることから、水素エネルギーの開発・利用への注目が高まっています。水素エネルギー応用の重要な方向性として、ニッケル水素電池がますます注目を集めています。ニム電池は確かに優れた電池性能ですが、ニッケル水素電池のあるスペースはニム電池（水素圧3.92MPa、40kg / cm2）であり、薄肉容器への高圧水素貯蔵が容易に使用できます。ニッケル水素電池は貴金属触媒を必要とし、非常に高価になります。その費用は市民にとって許容できるものです。したがって、70年代から海外では、ニッケル水素電池が民間の低電圧ニッケル水素電池を模索し始めました。ニッケル水素電池は、高電圧ニッケル水素電池と低電圧ニッケル水素電池に分けられます。高圧ニッケル水素電池は、1970年代初頭に米国でmkleinとjfstokkelによって最初に開発されました。ニッケル水素（nimh）電池は、cdni電池に取って代わり、さまざまな衛星で使用されています。

ニッケル水素電池の正の活物質はNi（OH）2（NiO電極）、負の活物質は水素吸蔵合金とも呼ばれる金属水素化物（電極は水素貯蔵電極と呼ばれます）、電解質は6mol / Lカリウムです。水酸化溶液。活物質成形電極シートの加工工程は、主に焼結型、パルプ化型、発泡ニッケル型、繊維ニッケル型、浸透型などがあります。異なる工程で作製した電極の容量や大電流放電性能には大きな違いがあります。一般的に、バッテリーはさまざまな動作条件に応じてさまざまなプロセスで製造されます。通信用電池などの民生用電池は、主にパルプ型負極と発泡ニッケル正極で構成されています。充放電化学反応は次のとおりです[1]：

正極：Ni（OH）2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

負：M + H2O + e = MHab + OH-

全反応：Ni（OH）2 + M = NiOOH + MH

注：M：水素合金; Hab：吸着された水素;左から右への反応式は充電のプロセスです。右から左への反応式は放電のプロセスです。

充電すると、正極のNi（OH）2とOH-が反応してNiOOHとH2Oを形成し、同時にe-を放出してMHとOH-を一緒に形成します。逆に、MHabはH +、H +、OH-を放出してH2Oとe-を形成し、NiOOH、H2O、e-を放出してNi（OH）2とOH-を形成します。バッテリーの標準起電力は1.319Vです。

ニッケル水素電池は、高電圧ニッケル水素電池と低電圧ニッケル水素電池に分けられます。

低電圧ニッケル水素電池の特徴は次のとおりです。（1）電池電圧は1.2〜1.3Vで、カドミウムニッケル電池と同様です。 （2）高エネルギー密度。カドミウムニッケル電池の1.5倍以上。 （3）低温での良好な性能で、迅速に充電および放電することができます。 （4）密閉可能で、過充電および放電に対して強い耐性があります。 （5）樹枝状結晶の形成はバッテリーの短絡を防ぐことはできません。 （6）汚染がなく、メモリー効果のない安全で信頼できる環境。 [1]

高電圧ニッケル水素電池には、次の特性があります。（1）強い信頼性。過放電および過充電保護が優れており、高い充電および放電率に耐えることができ、デンドライトの形成はありません。優れた特性を持っています。質量比容量は60A・h / kgで、カドミウムニッケル電池の5倍です。 （2）最大数千回の長いサイクル寿命。 （3）完全なシーリング、少ないメンテナンス。 （4）低温性能は良好で、-10℃では容量に明らかな変化はありません。

ニッケル水素電池は、使用中は維持する必要があります。

（1）使用中の過充電を避けてください。サイクル寿命中は、使用プロセスで過充電を回避する必要があります。これは、過充電により正極と負極が膨張し、活性物質が脱落してダイアフラムが損傷し、導電性ネットワークが損傷し、バッテリーのオーム分極が増加する可能性があるためです。

（2）電解液の劣化を防ぎます。ニッケル水素電池のサイクル寿命の間、水素の発生を抑制する必要があります。

（3）ニッケル水素電池の保管。ニッケル水素電池の蓄電池はフルパワーである必要があります。電池を長期間保存するための蓄電池がない場合、電池のカソード水素吸蔵合金の機能が弱まり、電池の寿命が短くなります。

（4）消耗後の充電。ニッケル水素電池とニッケルカドミウム電池は同じで、「メモリー効果」があります。つまり、繰り返し充電を行っても電気エネルギーが残っている状態の場合、電池は使用されません。すぐに。

ニッケル水素電池は成熟した製品になっています。現在、昨年の国際市場で生産されたニッケル水素電池の数は約7億個です。日本のニッケル水素電池産業の規模と生産量は、常に世界で最も高いものの1つです。中国はニッケル水素電池の原料である希土類金属が豊富です。現在、ニッケル水素電池原料加工技術の国内研究開発は成熟しつつあります。ニッケル水素電池は、zn-mn電池およびcd-ni電池と互換的に使用できます。今後、円形電池は主に製品仕様の多様化と商品化に向けて開発され、角型電池は主に車両の電源として開発されます。以前のニッケルカドミウム電池に代わるものとして、ni-mhbatteriesは現在最も環境に優しい電池です。有毒なカドミウムは、重金属元素を使用する前に排除することができます。ニッケル水素電池はエネルギー密度比が高いため、ニッケル水素電池を使用すると、デジタル機器に余分な重量を加えることなく、機器の稼働時間を効果的に延長できます。ニッケル水素電池のもう1つの利点は、ニッケル水素電池に存在する「メモリー効果」が大幅に減少することです。これにより、ニッケル水素電池の使用がより便利になります。

ニッケル水素電池は、HEVの分野で最も成熟した二次電池です。ただし、客観的な観点から、ニッケル水素電池にもいくつかの「制約」があります。精製技術は成熟しておらず、コストが高すぎます。一度大規模なプロモーションを行うと、将来はリサイクルの問題に直面するという大きな隠れた危険もあります。長期的には、ニッケル水素電池はリチウムイオン電池の大きな課題に直面しますが、短期的には、ニッケル水素電池は次の新エネルギー時代においてまだ有望です。

リチウム電池の未来の星

1991年の商品化以来、リチウムイオン電池業界全体が急速に発展してきました。中でも、ポリマーリチウムイオン電池は、液体リチウムイオン電池よりも安全性、体積、質量、容量、放電性能に優れており、幅広い用途に使用できます。

最近開催された第5回北京国際電気自動車とクリーンエネルギー自動車の展示会で、記者はバスメーカーが展示会に持ち込んだほとんどすべての純粋な電気バスがリチウム電池を使用していることを発見しました。フォーバスUSESリチウム電池、中大青山純電気バス、山東イーシンはリン酸鉄リチウム電池を使用しており、リチウムイオンリン酸基電子やリチウムイオンリン酸基など、さまざまなリチウム電池の実証が進んでいます。

清華大学自動車工学研究所副学長のソン・ジアン氏は、現在、ハイブリッド電池の世界市場シェアの99％はニッケル水素電池であり、中国でのニッケル水素電池技術の開発は比較的成熟していると述べた。 。しかし、ニッケルは高価であり、ニッケル水素電池はリチウム電池よりも製造コストがはるかに高くなります。新世代のリチウム電池は、ニッケル水素電池に比べて重量が半分になり、保存容量が2倍以上になり、1回の充電で走行距離が大幅に向上します。そして、ニッケル水素電池の寿命は、今後3〜5年で限界に達するでしょう。長期的には、リチウム電池は、将来の新エネルギー車の開発のためのより信頼性の高い電源になるでしょう。

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