镍铁电池
 在1972-1975年间生产的镍铁电池。其品牌是由托马斯·爱迪生最初研制于1901年的“Exide公司”品牌。 | |
| 比能 | 22-25 [1] Wh/kg |
|---|---|
| 能量密度 | 30[2] Wh/l |
| 功率重量比 | 100[3] W/kg |
| 充电/放电效率 | 65%–80%[4] |
| 能源/消费价格 | 1.5[2] – 6.6[3] Wh/US$ |
| 自放电率 | 20%[2][3] – 30%[3]/月 |
| 时间耐久性 | 30[4] – 50 年[2][5] |
| 循环耐久性 | Repeated deep discharge does not reduce life significantly.[2][4] |
| 标称电池电压 | 1.2 V[3] |
| 充电时温度间隔 | 最低 −40 °C – 最高46 °C[6] |
镍铁电池是众多充电电池中的一种，它的阳极是氢氧化镍，阴极是铁，电解质(电解液)是氢氧化钾。这种电池的电压通常是1.2V。它很耐用，能够经受一定程度的使用事故（包括过度充电、过度放电、短路、过热），而且经受上述损害后仍能保持很长的寿命。[7]它一般作为后备使用，因为它能够被持续充电而且储存大概20年后仍能工作。而它的缺点则是单位质量(体积)储存的电能少、不能很好的储存电能、在低温时性能低下以及与铅酸电池相比时所突显的高制造成本。这使得它已不怎么被人使用了。[8]
这类电池之所以能够经受频繁充放电，是由于电解液中的反应物溶解度很低。在充电过程中，由于四氧化三铁的低溶解度造成铁离子的形成十分缓慢。这既是好事，也是坏事。好事是因为铁晶体缓慢地形成可以很好地保护电极，而坏事则是它限制了电池的性能，使得这类电池充电慢，放电也慢。
应用
[编辑]许多铁路车辆使用镍铁电池。[9][10]一些例子有伦敦地铁电动火车和纽约城际地铁-R62A等。
该技术的不连接电网的应用中已重新流行，每天充电使其成为适用技术。[11][12][13]
续航力
[编辑]这些电池的频繁冲电放电循环的生存能力强，是由于在电解质中的反应物的溶解度很低。金属铁的充电过程中的形成慢是因为氢氧化亚铁的溶解度低。当缓慢形成的铁结晶保存了电极，但它也限制了高速率性能：这些电池充电缓慢，并且仅能够放电缓慢。[7]镍铁电池不应该从一个恒压源充电，因为它们可以通过热失控而损坏；当电池放气开始和升高温度时，电池内部的电压下降，从而增加了电流，因而进一步增加放气和升高温度。
电化学
[编辑]在正极板的半电池反应是：
- 2 NiOOH + 2 H2O + 2 e− ↔ 2 Ni(OH)2 + 2 OH−
以及在负极板：
- Fe + 2 OH− ↔ Fe(OH)2 + 2 e−
(放电从左向右阅读，充电是从右到左阅读。)[14] 开路电压为1.4伏特，放电时下降到1.2伏特。[7]
历史
[编辑]镍铁电池由爱迪生在1901年发明，当时被用作电动汽车的能源，比如底特律电动车。镍铁电池与镍镉电池相比，最大的优势是价格低廉，但由于这类电池充电效率低，以及后来制氢技术的大发展，镍铁电池技术逐渐衰落。
爱迪生在1903年到1940年间制造这些电池，为公司带来了可观的利润。使爱迪生失望的是，没有人接受用他的电池来启动内燃机，而上述的电动汽车在引进这些电池的几年后就停产了。最后，这种电池只是在铁路信号发送及备用电源方面得到广泛的应用。
参看
[编辑]参考
[编辑]- ^ Energy Density from NREL Testing by Iron Edison (PDF). [25 March 2014]. （原始内容存档于2016-10-20）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 A description of the Chinese nickel–iron battery from BeUtilityFree 互联网档案馆的存档，存档日期2009-02-06.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf) (PDF). [2013-01-08]. （原始内容 (PDF)存档于2018-03-29）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 Mpower: Nickel Iron Batteries. [2013-01-08]. （原始内容存档于2018-08-26）.
- ^ "Nickel Iron Battery Frequently Asked Questions" BeUtilityFree 互联网档案馆的存档，存档日期2013-11-27.
- ^ Web archive backup: Edison Battery Booklet original instruction book for the Edison battery
- ^ 7.0 7.1 7.2 David Linden, Thomas B. Reddy (ed). Handbook Of Batteries 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 2002 ISBN 0-07-135978-8, Chapter 25
- ^ Ian Soutar. Nickel Iron Battery Association HomePage. 1 July 2010 [30 October 2011]. （原始内容存档于2021-04-19）.
- ^ Systematic design of an autonomous hybrid locomotive | EUrailmag. eurailmag.com. [2013-04-17]. （原始内容存档于2018-08-17）.
- ^ Magma #10 Project. azrymuseum.org. 2012-05-15 [2013-04-17]. （原始内容存档于2020-08-05）.
- ^ Mother Earth News Issue #62 - March/April 1980
- ^ 存档副本. [2013-12-20]. （原始内容存档于2021-04-19）.
- ^ Home Power Magazine Issue #80 December 2000/Jan 2001
- ^ Electrochemistry Edison Cell (Iron-Nickel-Battery) – Model. [2013-12-20]. （原始内容存档于2007-08-08）.
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