高性能贮氢合金电极的成分设计

MH Ni电池的关键技术是负极材料———贮氢合金 ,而贮氢合金的性能主要取决于它的成分。从MH电极失效分析和MH Ni电池对负极材料的性能要求出发 ,详细讨论了AB5 型贮氢合金的各项性能与各种合金元素之间的关系 ,这些性能包括贮氢合金的吸氢量、平衡氢压、吸放氢滞后性、单胞体积和轴比c/a的大小、显微硬度、耐蚀性、高倍率放电性能及合金电极的温度特性等。同时对非化学计量比贮氢合金和低Co、无Co贮氢合金也进行了讨论。指出了合金成分设计应考虑的各个方面。     

MH-Ni电池低温放电性能的研究

研究了贮氢合金中稀土组成和Mo含量、化学计量比、结晶组织、电解液浓度对MH Ni电池低温放电性能的影响。试验发现 ,合金中Nd含量的提高 ,使合金传热较慢 ,不利于MH Ni电池低温放电 ;而Ce含量的提高 ,降低氢化物稳定性 ,改善MH Ni电池低温放电性能 ;La含量的增加 ,提高氢化物稳定性 ,降低了MH Ni电池 - 4 0℃放电能力。贮氢合金化学计量比的提高 ,使合金产生具有催化性的第二相 ,明显地改善了MH Ni电池低温放电性能。贮氢合金冷却速度太快 ,晶粒细化 ,氢在合金中的扩散速度下降 ,降低了MH Ni电池低温放电能力。贮氢合金中加入Mo并不能提高电池低温放电容量 ,少量的Mo反而使MH Ni电池低温放电性能恶化。电解液浓度由 30 %提高到 35% (质量百分数 )可改善MH Ni电池 - 4 0℃放电能力。     

贮氢合金氧含量及添加剂对电池性能的影响

为了改善MH Ni电池的性能 ,在由不同的处理方法得到MmNi3 .55Co0 .75Mn0 .4 Al0 .3 贮氢合金表面氧含量不同的基础上 ,通过电池的充放电测试 ,以及电池充放电及静止过程中内压变化的测量 ,研究了合金表面不同氧化物含量对金属氢化物电极和电池有关性能的影响规律。结果表明 :贮氢合金的表面氧化物含量越低 ,合金的质量比容量便越高 ,同时负极的初始活化性能越好 ,负极的工作电位越负 ,电池的内压越低。在此基础上 ,通过向负极中加入 1%化学镀催化剂的乙炔黑 ,用以加速氧的复合 ,结果使MH Ni电池充电时的内压进一步降低。     

MH-Ni电池失效的电化学分析

通过对失效MH Ni电池的解剖 ,用电化学方法研究分析了贮氢合金表面处理对充放电循环寿命终止时MH Ni电池负极的充放电性能和极化性能的影响。负极充放电曲线表明未处理贮氢合金电极的表面已严重氧化 ,其极化电阻大约是处理贮氢合金电极的 3～ 4倍。而经表面处理的贮氢合金电极仍具有良好的充放电性能和小的极化电阻。说明表面处理抑制了充放电循环过程中贮氢合金表面的氧化     

贮氢电极合金研究概况

与其它电池系统相比 ,MH Ni电池具有优良的电化学反应机理 ,高的峰值功率 ,对环境无害。MH电极材料为工程化和材料优化研究提供了很多机会。概述了AB5、AB2 、A2 B(Mg基 )、Ti基多元合金及V基固溶体合金的电极材料的电化学腐蚀、元素替代、相结构等对其电化学性能的影响 ,并指出了目前贮氢电极的主要研究方向。     

硼替代铝对AB5型贮氢合金的影响

研究了用B替代Al对AB5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响。对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-xBx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的研究结果表明:掺硼贮氢合金出现了CeCo4B第二相,电化学容量下降;随B含量的增加贮氢合金氢扩散系数明显上升,极化电阻减小,合金的高倍率放电性能和低温放电性能得到明显的改善。     

贮氢合金Ml(Ni Co Mn Al)s中Ce和Nd对MH-Ni电池性能的影响

研究了贮氢合金Ml(NiCoMnAl)5中Ce和Nd含量的变化对MH-Ni电池性能的影响.试验结果表明随着合金中Nd含量的增加和Ce含量的降低,MH电极放电容量逐渐提高,当Nd含量大于15%,MH电极放电容量下降趋势增大.另外试验还发现随着合金中Ce含量的增加和Nd含量的降低,提高了MH-Ni电池高倍率放电能力,但降低了电池荷电保持能力.贮氢合金中Ce和Nd含量的增加都可改善MH-Ni电池循环寿命.     

球磨AB5/Ni复合贮氢合金的电化学性能

研究了AB5型稀土贮氢材料Mm(NiMnCoAl)5与10%的Ni混合球磨(150 r/min)1 h后的复舍贮氢合金的晶体结构和电化学性能.结果表明:复合贮氢合金由CaCu5型LaNi5相和单质Ni相组成,活化性能得到改善,高倍率放电性能有所提高;0.2 C、3 C放电比容量分别从稀土贮氢材料的272.8 mAk/g,247.2 mAh/g增加到289.8 mAh/g、273.6 mAh/g,容量保持率从稀土贮氢材料的90.6%提高到94.4%.     

CNTs含量对AB5型贮氢合金性能的影响

采用机械球磨法制备出不同碳纳米管(CNTs)含量的AB5型贮氢合金.研究了CNTs含量对贮氢合金的微观结构及电化学性能的影响.结果发现:CNTs的加入改善了贮氢合金的性能.含15%CNTs的贮氢合金的首次放电比容量达到了311 mAh/g,比AB5合金提高了21%;200次循环后,放电比容量仍有280 mAh/g.     

加镝对低Co贮氢合金电化学性能的影响

在AB5型贮氢合金MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3成分的基础上,采用合金B侧Cu、Fe、Zn和Cr替代Co,A侧加入稀土元素镝(Dy)的方法制备低Co贮氢合金,测试了合金的电化学性能。随Dy的加入,合金的活化次数由4次上升到15次,最大放电容量由303.1 mAh/g降至271.7 mAh/g,但循环寿命提高。     

影响MH-Ni电池自放电因素的探讨

探讨了电池中的气氛、ＭＨ电极、隔膜材料、贮氢合金生产工艺和氢化物分解压对ＭＨ－Ｎｉ电池自放电的影响。试验发现隔膜材料对ＭＨ－Ｎｉ电池的自放电影响最大,选用丙烯酸改性的ＰＰ隔膜材料可抑制ＭＨ－Ｎｉ电池的自放电速率。其次是贮氢合金粉的生产工艺,热处理合金粉能提高ＭＨ－Ｎｉ电池的荷电保留,而非热处理合金中Ｍｎ和Ａｌ在高温下溶解于电解液中导致ＭＨ－Ｎｉ电池放电容量不可逆损失。ＭＨ－Ｎｉ电池中的气氛对电池自放电影响较小。在１０１３．２Ｐａ～１０１３２Ｐａ范围内ＭＨ－Ｎｉ电池自放电不受氢化物分解压的影响。贮氢合金中镧含量的提高可改善ＭＨ－Ｎｉ电池荷电保留。负极中添加钴化合物能增加ＭＨ－Ｎｉ电池自放电速率     

低钴储氢合金的研制

研究了不同生产工艺制造的低钴储氢合金对MH／Ni电池性能的影响以及与高钴佬氢合金特性的比较。试验结果表明低钴储氢合金冷却速度快,合金化学成份均匀,循环寿命高,但降低了合金活性、电化学放电容量和高倍率放电能力。采用普通浇注的低钴热处理储氢合金的MH／Ni电池的高倍率放电能力和荷电保留优于高钴热处理储氢合金,但循环寿命低于高钴热处理储氢合金。     

两种柱状800 mAh MH-Ni电池的研制

给出了标称容量为 80 0mAh的LAAA型和 3 / 5AA型MH Ni电池的制备工艺路线及电池性能的测试结果。采用在泡沫镍及穿孔镀镍钢带上涂活性物质浆料的工艺方法制备电池的正极板和负极板。在实验的基础上确定了合适的正负电极及隔膜尺寸。根据对加有不同电解液量电池的不同倍率放电容量、电池内阻及密封性能的测试结果 ,选取了单电池的最佳电解液量为 1.3 5 g。对所制备电池的充放电性能及内阻的测试结果表明 ,尽管两电池在电化学性能上有所差别 ,但都达到了电池 0 .2C放电容量 80 0mAh、 1C充放电循环寿命大于 3 0 0次的设计要求。其中 ,使用焊接有集流镍带正极板的电池制备工艺 ,可以降低电池的内阻并提高电池的倍率充放电性能     

MH/Ni电池超高倍率放电性能的研究

为满足电动工具和电动玩具对MH/Ni电池超高倍率放电性能的要求,用烧结正极及拉浆电镀正极,配合铜网压成式合金负极,组装成SC2000和AA1200型MH/Ni电池,提高了电池的超高倍率放电性能,但极化增加;发现了MH/Ni电池超高倍率放电的一些新特性.     

Cs型圆柱密封MH/Ni电池的研究

试制并测试了Cs型金属氢化物—镍电池的性能.电池平均容量为2.4Ah,5C率放电时的容量为0.2C率时的89%,低温放电性能良好.电池充放电循环后,其贮氢电极的扫描电镜实验及X—光电子能谱实验表明,贮氢合金充放电循环后被粉化、氧化.系统地测定了Cs型金属氢化物—镍电池在不同放电深度下的交流阻抗行为.     

MH-Ni电池比容量与自放电和循环寿命的关系

摘要：金属氢化物镍碱性蓄电池(MH-Ni电池)的比容量与自放电和循环寿命具有相当密切的关系。对MH-Ni电池的工作特点和失效原理进行了分析;测试了试验电池的性能;阐述了主要影响因素与电池性能之间的关系;提出了AA型高比容量MH-Ni电池的技术措施,这些对Ni系列电池技术的发展具有较好的借鉴。     

MH-Ni电池性能的影响因素试验

对机械粉碎LaNi5 型贮氢合金粉进行表面还原处理后制作发泡镍MH电极与以不同配比的正极混合粉填充发泡镍制作的Ni电极组成的MH Ni电池进行开口、封口化成及封口化成制度的比较 ,结果表明 :开口化成Ni (OH) 2 粉利用率高 ,但电池内阻偏大 ;正极片中添加剂CoO粉的量很大程度上影响电池的放电性能 ;封口化成制度是重要的工艺技术参数 ,实验中AA型封口化成电池容量达到 130 0mAh以上 ,0 .2C放电至 1.2V与放电至 1.0V的容量比大于 85 %,130 0mA放电至 1.2V与放电至 1.0V的容量比大于 72 %。     

热处理对 AB_2 型合金 MH-Ni 电池寿命的影响

对以ＡＢ２型合金为负极的ＭＨ－Ｎｉ电池的寿命进行了系统研究。采用封口化成工艺、负极为ＡＢ２型合金的ＭＨ－Ｎｉ电池在活化初期及大倍率充电时,由于ＡＢ２型合金较ＡＢ５型合金难活化及动力学性能差,内压更易升高,造成电池喷爬碱和微漏气,电池寿命变短。负极为ＡＢ２型合金的电池经过热处理,可显著改善电池寿命特性,为ＡＢ２型合金在ＭＨ－Ｎｉ电池中的应用提供了重要条件。     

Ni(OH)2经表面修饰后的MH/Ni电池性能

分别以化学镀钴修饰前后的Ni(OH)2作为正极材料,与贮氢合金负极制备成MH/Ni电池,对其性能进行测试,结果表明,经化学镀钴修饰的MH/Ni电池具有更高的放电容量、更低的内阻及内压,Ni(OH)2表面化学镀钴能有效地提高MH/Ni电池的性能.