26、工业和航空航天用镍镉电池全解析

工业和航空航天用镍镉电池全解析

1. 镍镉电池概述

镍镉电池有着多种设计类型，其中排气式口袋板电池是最古老且成熟的一种。它可靠性高、结构坚固、使用寿命长，能在较高放电率和较宽温度范围内有效工作。这种电池的电荷保持性能良好，可在任何状态下长时间储存而不损坏，还能承受机械和电气方面的滥用，如过充、反接和短路，且维护需求低。不过，其成本按每瓦时计算比铅酸电池高。

口袋板电池的容量范围很广，从5Ah到超过1200Ah，应用场景众多，主要集中在工业领域，如铁路服务、开关设备操作、电信、不间断电源供应和应急照明等，也曾用于军事和太空领域。

为适应不同应用，口袋板电池有三种板厚可供选择：
- 高倍率设计 ：采用薄板，以在单位体积活性材料中获得最大的极板暴露表面积，用于高倍率放电。
- 低倍率设计 ：使用厚板，以在单位暴露极板表面积中获得最大的活性材料体积，用于长期放电。
- 中倍率设计 ：极板厚度适中，适用于高倍率和长期放电之间或两者结合的应用。

2. 镍镉电池的发展历程

自口袋板镍镉电池问世以来，研发工作几乎从未停止，旨在改善电池性能和减轻重量。20世纪40年代开发出的烧结板电池，比口袋板更薄，内阻更低，在高倍率和低温性能方面表现更优，常用于发动机启动等高功率应用和低温环境。但烧结板电池制造成本高、工艺复杂，使用大量镍，对于中倍率厚电极或大于100Ah的电池不太实用；而口袋板电池则因重量问题，在很多应用中受限。

近期的研发工作主要集中在更有效地利用昂贵材料（镍和镉）以及简化制造工艺上。基