镍氢电池设计办法

镍氢电池设计者在明确的设计任务和充分的准备下，可以进行设计。根据镍氢电池用户的需求，电池设计有两种方式:一是为电气设备和仪表供应额定容量电源;另一种只是给出了电源的外部尺寸，研制出性能良好的新规格电池或异型电池。

镍氢电池设计步骤:

(1)确定镍氢电池包合中单体电池数量和工作电流密度。

低温高能量密度18650 3500mAh 比能量252Wh/kg，-40℃放电容量≥70%

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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A.根据用户要求，确定镍氢电池的工作总电压、工作电流等指标，选择电池系列，参考系列的伏安曲线。

(实验数据或通过实验获得)来确定单个电池的工作电压和工作电流密度。

b.确定电池包中单个电池的数量。单电池数量=黄组总工作电压/单电池电压

(2)计算镍氢电池的容量

A.根据所需的工作电流和工作时间，计算额定容量。

无磁低温18650 2200mAh -40℃ 0.5C放电容量≥70%

充电温度：0~45℃
放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥70%

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额定容量=工作电流×工作时间

确定设计能力。

设计能力=额定能力×设计系数

设计系数的设定是为了保证电池的可靠性和使用寿命，一般为1.1~1.2。

(3)计算镍氢电池的活性物质含量

A.控制电极活性物质的量。

控制电极单细胞活性物质消耗=设计容量×电化学当量/利用率

b.非受控电极活性物质含量。

非控制电极在单个电池中的有效材料消耗=设计容量×电化学当量×过剩系数/利用率

过量系数一般在1~2之间，如mi-ni电池为1.3~1.7。

(4)电极板设计(确定电极总面积、电极数量、单电极物质量、单电极厚度)。

A.根据工作电流和选择的工作电流密度，计算出电极的总面积(根据控制电极)。

总电极面积=工作电流/工作电流密度

b.根据电池的最大尺寸选择适宜的电极尺寸，计算电极数量。

电极数=电极总面积/板面积

C.根据单个电池正极和负极的活性物质含量和电极数量，计算单个电极的活性物质含量。

单个正(负)极材料量=单个电池中正、负极材料量/正(负)极片数

D.确定单个电极的厚度

各剂量的正、负服务物质浓度网络厚度

正(负)极片平均厚度=正(负)极片材料用量/(材料密度×极片面积×(1-孔隙度))+集电极网厚度

式中集电极网厚度=网重/(质量密度×网面积)

(5)电池隔膜材料的选择及厚度、层数的确定

根据电池系列和设计要求，选择适宜的电池隔膜材料和厚度，根据具体设计确定所需隔膜层数。

(6)确定电解液的浓度和用量

根据所选电池系列的特点，可根据具体的电池设计要求和使用条件(如工作电流、工作温度、循环性能等)或相关相关经验数据确定电解液的浓度和用量。

电解液的量越少，保证电池不泄漏越好。

(7)确定电池的密封性和单体电池的尺寸

密封性可以用以下公式计算

弹性杆总厚度+隔膜总厚度×100%

电池内径

有关圆柱细胞，也使用横截面积

气密性极片总长度极片厚度+隔膜总长度隔膜厚度为100%

电池的横截面积

电池的横截面积等于T乘以d2

D是电池的内径。电池的密封性是根据所选系列的电池特性和所设计电池的电极厚度来确定的。