燒結式MH-Ni電池微短路的快速確定方法

郭紅霞， 喬月純， 張紅嬰

(1.河南機電高等專科學校電子信息工程系，河南新鄉453002；2.河南新鄉七五五廠，河南新鄉453069）

金屬氫化物-鎳電池以其高比能量、高比功率、安全性能好、循環壽命長、價格低廉等優點受到人們的廣泛的關注和使用。對在一些領域如電動自行車、電動汽車等使用時，通常需要多只電池組合，電池均一性對電池組使用性能有很大影響，特別是若混入個別微短路電池將嚴重影響電池組的使用，因此，在生產和使用過程中迅速判斷和剔除微短路電池十分重要。

本文以D型燒結式MH/Ni電池為研究對象，探討了一種快速確定燒結式MH/Ni微短路電池的方法。

1 實驗

1.1 電極的制備

1.1.1 燒結式鎳正極片的制備

以255#鎳粉和羧甲基纖維素鈉（CMC）為主要原料制成鎳漿,在鍍鎳沖孔鋼帶上涂漿，經刮漿、烘干、燒結制成鎳基板，然后經化學浸漬，極板化成、切片，制成燒結式鎳正極片。

1.1.2 涂膏式貯氫負極片的制備

貯氫負極片采用涂膏式。將AB5型貯氫合金粉、導電劑、粘結劑、水按一定的比例配成漿料，在穿孔鋼帶上涂漿、刮漿，再經烘干、碾壓、切片，制成貯氫負極片。

1.2 電池的制備

將正極片、負極片與聚丙烯隔膜一起卷成極組，經過裝殼、滾槽、端面焊接以及開口化成、封口后，制成額定容量為6.5 Ah的D型氫鎳電池。從該批容量合格并經28 d常溫自放電檢驗中，放電容量低于4.2 Ah的電池，隨機抽取8只，編號1#～8#試驗電池。

1.3 性能測試

將1#～8#電池以1.3 A充電7 h，放置0.5 h，再以1.3 A放電至1.0 V，如此循環3次，以平均放電時間計算電池初始容量。然后，將電池用0.5Ω電阻短路放電3.58 h后斷開，電池開路電壓逐漸恢復，記錄短路后電池開路電壓恢復情況。

再將電池以1.3 A充電7 h，開路擱置0.5 h，以1.3 A放電至1.0 V，如此循環2次；最后，以1.3 A充電7 h，開路擱置28 d后，以1.3A放電至1.0V。根據放電時間計算荷電保持率。

2 結果與討論

短路后電池開路電壓恢復情況及自放電情況見圖1和表1。從圖1可見，電池的開路電壓初期恢復很快，一天之內基本恢復正常，且能夠維持在1.1 V以上不變；對2#、4#、8#電池，其開路電壓恢復曲線明顯偏離正常電池電壓恢復曲線，電壓經短暫恢復后，又會很快下降。對比表1自放電情況可見這三只電池的荷電保持率明顯低于其它電池。從荷電保持率大小可知，2#、4#、8#三只電池已不僅是自放電較大，而是有微短路情況。對2#和8#進行解剖，證實了這個結果。

對于經過短時間短路的電池，電池得到進一步的放電，不僅高價鎳還原成低價鎳，甚至高價鈷也可能還原為低價鈷[1-2]。由于正極中殘余的高價鎳（也可能是高價鈷）極少，因此，如果電池有微短路的情況，電池的開路電壓短暫恢復后，由于微短路使正極中殘余的高價鎳（也可能是高價鈷）很快轉變為低價鎳（或低價鈷）。像2#、4#、8#電池一樣，開路電壓回升后，很快又會降低。如電池沒有微短路，微量的高價鎳可以使電池的開路電壓維持在1.0 V以上。

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對燒結式MH-Ni電池，由于燒結式鎳正極的導電結構是由燒結式鎳基板構成，基板微孔的大小只有12μm左右，在電池放電至0 V時，其導電網絡結構不受破壞。因此，將電池短路放電至0 V后，基本不影響電池性能。文獻[3-5]的研究也證實了這一點。

3 結論

短路電池斷開后，電池開路電壓很快恢復至1.0 V以上；電壓的恢復與電池的微短路關系密切，若電壓不能恢復至1.0 V上，或者即使恢復至1.0 V上，但電壓并不能維持，說明該電池有微短路；用這種方法可以較快地初步確定燒結式MH-Ni微短路電池，這種方法并不影響電池性能。

[1] 李群杰.MH/Ni電池儲存容量下降及改善措施[J].電池，2002，32（1）：54.

[2] 李曉峰，馬麗萍，婁豫皖，等.MH-Ni蓄電池在放電態條件下的儲存性能[J].電源技術，2004，28（6）：364-368.

[3] 郭紅霞，喬月純，張紅嬰.過放電對燒結式MH/Ni電池性能的影響[J].電池，2009，39(3)：159-160.

[4] JIM H S，STADNICK S J.Effect of precharge on nickel-hydrogen cell storage capacity[J].J Power Sources，1989，27:69-79.

[5] BERNDT D.Maintenance-free battery，a handbook of batter technology[M].UK:Research Studies，1993.