ニッケル水素電池とリチウム電池の違いは何ですか？

二次電池には、主に鉛蓄電池とアルカリ電池が含まれます。現在使用されているニッケルカドミウム（NiCd）、ニッケル水素（NiMH）、リチウムイオン（Li-Ion）電池はアルカリ電池です。

鉛蓄電池用のバルブ制御メンテナンスフリー鉛蓄電池の基本構造を図1に示します。これは、正極板と負極板、セパレーター、電解質、安全弁、ガスプラグ、および外部ケーシングで構成されています。正極板の活物質は二酸化鉛（PbO 2）であり、負極板の活物質は海綿状の純鉛（Pb）です。電解質は、蒸留水と純硫酸から一定の比率で調製されます。一定密度の電解液が電池セルに充電された後、電気化学反応により、正極板と負極板の間に約2.1Vの起電力が発生します。

新しい鉛蓄電池を初めて使用するときは、完全に充電する必要があります。 0.1℃の充電率で充電する場合、55〜75時間程度かかります。バッテリーを正常に使用した後は、すぐに充電してください。一般的に使用される方法は次のとおりです。（1）定電流充電方法のグレーディング。 （2）低圧定電圧充電方式（負荷充電あり）。 （3）急速充電方式。急速充電の初期充電時間は5時間未満で、通常の充電時間は約1時間に短縮できます。

ニッケルカドミウム電池NiCd電池の正極板の活物質は、酸化ニッケル粉末と黒鉛粉末で構成されています。グラファイトは化学反応に関与せず、その主な機能は導電性を高めることです。負極板の活物質は、酸化カドミウム粉末と酸化鉄粉末で構成されています。酸化鉄粉末の機能は、酸化カドミウム粉末の拡散性を高め、凝集を防ぎ、電極板の容量を増やすことです。活物質はそれぞれ穴あき鋼板に包まれ、プレス成形後の電池の正極板と負極板になります。プレートは、耐アルカリ性の硬質ゴム絶縁ロッドまたは穴あきポリ塩化ビニル段ボールで分離されています。電解質は通常、水酸化カリウム溶液です。 NiCdバッテリーの自己放電率（つまり、バッテリーが使用されていないときに充電が失われる率）は、他のバッテリーと比較して中程度です。 NiCdバッテリーを使用しているときに、放電が完了していない場合は、再度充電されます。再度放電すると、全電力を放電できなくなります。たとえば、電力の80％を解放してから完全に充電した後、バッテリーは電力の80％しか放出できません。これがいわゆるメモリー効果です。もちろん、完全な放電/充電サイクルを数回行うと、NiCdバッテリーは通常の動作に戻ります。 NiCdバッテリーのメモリー効果により、完全に放電されていない場合は、充電する前に各バッテリーを1V未満で放電する必要があります。

ニッケル水素電池NiMH電池の正極板材質はNiOOH、負極板材質は水素吸収合金です。電解質は通常、少量のNiOHが添加された30％KOH水溶液です。セパレーターは、多孔質ビニロン不織布またはナイロン不織布でできています。 NiMHバッテリーは、円筒形と正方形の両方のサイズで入手できます。円筒形の密閉型ニッケル水素電池の構造を図2に示します。

ニッケル水素電池は優れた電池です。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類されます。ニッケル水素電池の正極活物質はNi（OH）2（NiO電極と呼ばれる）、負極活物質は水素吸蔵合金とも呼ばれる金属水素化物（水素貯蔵電極と呼ばれる電極）、電解質は6です。 mol / L水酸化カリウム溶液。ニッケル水素電池は、水素エネルギー用途の重要な方向性としてますます注目を集めています。

人間の大規模な開発や利用では化石燃料が少なくなっていることから、近年、水素エネルギーの開発や利用が注目されています。ニッケル水素電池は、水素エネルギー用途の重要な方向性としてますます重要になっています。ニッケル水素電池は確かに優れた性能の電池ですが、航空宇宙用ニッケル水素電池は高圧ニッケル水素電池（最大3.92 MPa、つまり40 kg / cm2の水素圧）であり、このような高圧水素は薄い場所に保管されます。 -壁に囲まれたコンテナ。爆発しやすく、ニッケル水素電池も触媒として貴金属を必要とするため、コストが非常に高く、民間での使用は困難です。そのため、1970年代以降、外国の低電圧ニッケル水素電池が検討されてきました。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類されます。高電圧ニッケル水素電池は、1970年代初頭に米国のM.クラインとJFストッケルによって最初に開発されました。ニッケル水素電池をニッケル水素電池に置き換え、さまざまな衛星に適用する傾向が形成されています。

ニッケル水素電池の正極活物質はNi（OH）2（NiO電極と呼ばれる）、負極活物質は水素吸蔵合金とも呼ばれる金属水素化物（水素貯蔵電極と呼ばれる電極）、電解質は6です。 mol / L水酸化カリウム溶液。活物質の電極板を形成する工程は、主に焼結型、スラリー型、発泡ニッケル型、繊維ニッケル型、インレー型である。異なるプロセスで作成された電極は、容量と大きな電流放電性能に大きな違いがあります。バッテリーは、さまざまな条件を使用するプロセスに従って製造されます。通信などの民生用電池の多くは、スラリー型負極と発泡ニッケル型正極を使用して電池を形成しています。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-

負極：M + H2O + e- = MHab + OH-

全反応：Ni（OH）2 + M = NiOOH + MH

注：M：水素合金; Hab：水素の吸着;左から右への反応のプロセスは充電プロセスです。右から左への反応のプロセスは放電プロセスです。

正極のNi（OH）2とOH-は、充電中に反応してNiOOHとH2Oを形成し、e-を一緒に放出してMHとOH-を形成します。全反応はNi（OH）2とMであり、水素貯蔵合金水素貯蔵であるNiOOHを形成します。放電対照的に、MHabはH +、H +、OH-を放出してH2Oとe-、NiOOH、H2Oを形成し、e-はNi（OH）2とOH-を再生します。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類されます。

低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に相当します。 （2）エネルギー密度が高く、カドミウムニッケル電池の1.5倍以上。 （3）急速な充電と放電、低温良好な性能。 （4）密閉可能で、過充電および放電に対する強力な耐性。 （5）樹枝状結晶の形成がなく、バッテリー内部の短絡を防ぐことができます。 （6）安全で信頼性が高く、環境への汚染がなく、メモリー効果がありません。 [1]

高電圧ニッケル水素電池には、次のような特徴があります。（1）信頼性が高い。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。比率特性が良好です。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）サイクル寿命は長く、最大で数千回です。 （3）完全に密閉され、メンテナンスが少なくて済みます。 （4）低温性能に優れ、-10℃でも容量は大きく変化しません。

NiMHバッテリーは、使用中は維持する必要があります。

（1）充電プロセスの使用は避けてください。過充電は正極と負極を容易に膨潤させ、活物質の脱落とダイアフラムの損傷、導電性ネットワークの損傷、およびバッテリーのオーム分極を大きくするため、サイクル寿命内で使用プロセスを過充電しないでください。

（2）電解液の劣化を防ぎます。 Ni-MH電池のサイクル寿命の間、電池の水素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。ニッケル水素電池は、完全に充電された状態で保管する必要があります。バッテリーに電気エネルギーを蓄えずに長期間バッテリーを保管すると、バッテリーの負水素吸蔵合金の機能が弱まり、バッテリーの寿命が短くなります。

（4）バッテリーが消耗した後の充電。ニッケル水素電池とニッケルカドミウム電池は同じ「メモリー効果」を持っています。つまり、バッテリーがまだ放電の途中である間にバッテリーが繰り返し充電されると、バッテリーはすぐに使用できなくなります。

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