高性能MH/Ni电池正极助剂研究

采用一种全新的方法,制备了一种表面部分氧化的氧化钴催化剂作为添加剂,用于发泡式氢镍(MH/Ni)电池镍正极,可使正极活性物质利用率提高至95％以上,大电流充放性能得到改善,电池循环充放寿命延长。作者系统研究了制备条件、添加量、氧化度、正负极配比对氢镍(MH/Ni)电池的容量,循环充放寿命,大电流放电性能的影响。     

MH/Ni电池失效原因分析

为分析MH/Ni电池失效原因,对失效后的MH/Ni电池进行解剖。对负极进行充放电容量测定、电镜扫描、表面元素分析,对正极进行充放电容量测定、循环伏安分析。结果表明,正负极容量都降低,负极活性物质发生了粉化,元素发生了偏析;氢氧化镍的氧化电位升高,而还原电位降低,电极可逆性变差了。     

AA型快充MH/Ni电池的制备和性能

结合AA型2 000 mAh快充MH/Ni电池的研制,对工艺参数进行了研究,结果表明:在正、负极设计容量比为1.00:1.50,正、负极厚度分别为0.50 mm和0.25 mm,正极浆料中加入3%TiO2添加剂,单体电池电解液加入量为2.38 g时.所制备的MH/Ni电池充电时间只需要15 min,放电容量为常规放电容量的86.7%,电池的表面温度不到50℃.     

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.     

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.     

影响MH/Ni电池正极放电容量的因素

综述了影响MH/Ni电池正极放电容量的各种因素,如集流体、电解液、隔膜、活性物质、添加剂、导电剂、粘结剂、成型压力、化成工艺等.各种因素中,正极性能好坏的决定因素是氢氧化镍的性质.现已普遍采用高活性的球形氢氧化镍;其次是添加剂,钴、稀土、锌、锰等元素的合理添加,能够有效提高氢氧化镍比容量,增大电极反应的可逆性和电池的其它性能,其中钴元素的掺杂方式对正极放电容量的影响极大.此外,集流体、隔膜、导电剂、粘结剂、制片工艺和化成制度也影响MH/Ni电池正极的放电容量.     

AA型密封MH-Ni电池、Cd-Ni电池的内阻特性

研究了MH Ni电池、Cd Ni电池在充放电过程中的内阻变化及内阻与放电电压平台的关系。试验结果表明 ,在充放电过程中 ,内阻变化受正负极活性物质氧化态 /还原态的转化反应影响 ,充电过程与内压有关。在正极中添加钴、镉氧化物 ,在Cd Ni电池负极中采用PLB新粘合剂 ,可有效地提高电池内部气体的复合性能 ,减小电池内阻。电池内阻小 ,放电电压平台高 ,有利于延长高波放电电压的时间。     

MH-Ni电池的低温性能及其改进

检测了不同型号MH Ni电池在 -34℃下 0 .2C和 0 .4C放电容量 ,比较了摩尔浓度为 1∶1的NaOH和KOH混合电解液在不同温度下的电导率及其对AA型电池低温性能的影响。结果表明 ,在相同倍率放电情况下 ,电池越大 ,低温性能越好 ;放电电流增加 ,电池放电容量明显降低 ,小电池更为明显 ;混合电解液并不能改善AA型电池的低温性能 ;负极容量 (Qn)与正极容量 (Qp)之比对低温性能没有明显的影响。将电池冷冻不同时间和将电池组合的实验结果表明 ,产生上述现象的原因是大电池放电时由电池内阻产生的热量散失较慢。通过减薄负极的厚度和提高负极的充电态容量可提高MH Ni电池的低温性能。     

温度对Zn-Ni一次电池性能的影响

介绍了用Zn作负极活性物质、自制NiOOH作正极活性物质制成的圆柱形环式ZR6型Zn—Ni一次电池的常温和低温放电性能,并与碱性Zn—MnO2电池作了对比。实验结果表明：常温(约25℃)500mA恒电流放电至1．10V,Zn—Ni电池容量为碱性Zn—MnO2电池的2倍;-15℃时为碱性Zn—MnO2电池的5倍。     

大容量方形动力MH/Ni电池性能

研究了35Ah/1 2V和40Ah/1 2V大容量方型动力MH/Ni电池的容量、电压、快速充放电、充电内压性能和阻抗特性。结果表明:研制的方型动力MH/Ni电池可以封口化成;电池的容量达到设计容量,其中正极活性物质的利用率达90%以上;充电内压较低,充电效率较高。快速放电性能较好,如40Ah电池1C倍率放电容量为0 2C时的98%;快速充电性能好,40Ah电池在1C倍率快速充电的条件下,其0.2C倍率放电容量接近40Ah。     

HEV用MH/Ni电池的贮存性能

在HEV用MH/Ni电池的设计中,研究了添加Ni粉、Co粉及提高CoO的加入量对MH/Ni电池贮存性能的影响,结果表明:正极中加入较多的Ni粉或提高CoO的加入量均能够提高MH/Ni电池的贮存性能.正极中Ni粉的加入量从0%提高到10%和20%时,MH/Ni电池贮存后的容量衰减率分别降低了3.9%和6.6%;正极中CoO的加入量由5%提高到15%,MH/Ni电池贮存后的容量衰减率降低了4.9%.采用Co粉作添加剂时,在一定程度上修复了遭受破坏的CoOOH导电网络,改善了MH/Ni电池初期的贮存性能.     

MH-Ni电池的发展现状与展望

ＭＨ－Ｎｉ电池是近年来碱性蓄电池领域的研究热点，本文介绍了ＭＨ－Ｎｉ电池领域在贮氢材料、金属氢化物负极、镍正极以及电池性能水平等方面的研究进展和良好的发展前景。重点介绍了贮氢材料比容量的提高及循环寿命特性的改进、镍正极体积比容量的提高以及负极表面改性等方面的研究情况，并对ＭＨ－Ｎｉ电池的综合性能的提高如电池的容量、倍率放电特性、循环寿命性能的研究进展以及ＭＨ－Ｎｉ电池的产业化状况作了简要介绍     

添加剂对碱性锌镍电池性能的影响

通过在制备正极材料羟基氧化镍(NiOOH)时加入钴、锌,研究添加剂对碱性锌镍电池性能的影响。在NiOOH中加入2.5%的钴、3.5%的锌时,电池的大电流(1 500 mA)放电时间较不加钴、锌时提高41%,为碱锰电池的3.14倍。     

金属氢化物镍电池的研究

本文主要研究MH/Ni电池的温度性能,极化性能和MH电极的形貌分析等;同时还研究了通过电化学催化的方法来防止MH电极的氧化问题。     

羟基氧化镍的研究进展

羟基氧化镍作为锌镍电池和MH-Ni电池的正极活性物质已经逐步成为电池材料领域一个新的研究热点。综述了锌镍电池和MH-Ni电池的工作原理及羟基氧化镍的制备、结构、电性能;分析了羟基氧化镍的放电比容量及Ni(OH)2/NiOOH电极的可逆电极电势;围绕高放电比容量、自放电率低、高密度羟基氧化镍的发展前景,建议了今后的研究方向。     

不同相结构NiOOH的制备及其物理化学性能

为了提高碱性电池的大功率放电性能,采用次氯酸钠氧化法制备了碱性电池正极活性材料NiOOH,并应用XRD、IR、TG以及恒流充放电等方法对样品的物理性质和电化学性能进行了表征。XRD和IR的测试结果显示,以b-Ni(OH)2和a-Ni(OH)2为前驱物,采用次氯酸钠氧化法制备的样品分别为b-NiOOH和g-NiOOH。热重分析结果说明,g-NiOOH具有较高的热分解温度,其热稳定性高于b-NiOOH。电化学测试则表明,NiOOH样品表现出优越的大功率放电性能,其放电曲线平坦,大电流放电容量相对较高,其放电电位也远高于MnO2样品。b-NiOOH和g-NiOOH均具有良好的可充性和电化学循环稳定性,但b-NiOOH的首次放电性能优于g-NiOOH。NiOOH样品适于用作高功率一次碱性电池和高性能碱性镍基蓄电池的正极活性材料。     

贮氢合金氧化量的检测及其性能衰减研究

用ｐＨ＝１０的ＥＤＴＡ溶液洗涤循环一定次数后的金属氢化物电极,再用ＩＣＰ－ＡＥＳ分析其中的Ｌａ３＋和Ｎｉ２＋以确定循环中被氧化的Ｌａ和Ｎｉ。结果表明：ＭｍＮｉ３．５５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３合金中的稀土元素优先被氧化。随着循环次数的增加,这种现象越明显。贮氢合金的氧化导致充电贮备容量的降低,因而电池内压和充电电压不断升高,电池充电时很容易析出气体。     

氢镍电池负极放电储备容量的调节

研究了封口化成条件下金属氢化物镍电池负极放电储备容量的调节方法。研究表明 ,加入铝合金或金属锌均可以有效提高氢电极的放电储备容量 ,而且对电池的性能无影响。同时确定了铝合金和锌的加入方式     

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     

CoO作为电极材料的可能性

以烧结Ni(OH)2为对电极,以Inco Ni粉为导电剂,对CoO作为电极材料使用时的电化学性能进行了测试和分析。结果表明:CoO在室温时的放电容量远高于镉-镍电池中的CdO和氢-镍电池中的商业化AB5贮氢合金,且受温度影响不大,充放电循环稳定性较好。不足之处是其放电电压平台较低,在充放电循环时,放电容量有波动。