镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍一.pptx

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1、会计学1镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍一镍氢动力电池镍氢电池专题研究介绍一ABAB5 5型合金的种类型合金的种类型合金的种类型合金的种类 n nABAB5 5型合金分为型合金分为LaLa系和混合稀土（系和混合稀土（MmMm）系。在电池中最先采用的是）系。在电池中最先采用的是LaNiLaNi5 5合金，合金，但是由于但是由于LaLa的成本高等原因，后来发展了价格较低的混合稀土合金。为了提的成本高等原因，后来发展了价格较低的混合稀土合金。为了提高合金的性能，分别对高合金的性能，分别对A A侧和侧和B B侧的元素进行了取代，发展了三元、四元、五侧的元素进行了取代，发展了三元、四元、五元甚至六元合金

2、。元甚至六元合金。第1页/共19页ABAB5 5型合金的结构型合金的结构型合金的结构型合金的结构 n nAB5型合金的性能n n一般结构式一般结构式 晶系晶系 氢化物理论分子式氢化物理论分子式 贮氢量贮氢量 理论放电容量理论放电容量n n ABAB5 5 六方晶系六方晶系 ABAB5 5HH6 6 1.6%436mAh/g 1.6%436mAh/g当当氢氢和和合合金金表表面面接接触触时时,氢氢分分子子吸吸附附到到合合金金表表面面,氢氢氢氢键键解解离离为为原原子子态态氢氢,这这种种氢氢原原子子活活性性很很大大，象象海海绵绵吸吸水水一一样进入金属的原子之间，形成固溶性氢化物。样进入金属的原子之间，

3、形成固溶性氢化物。NiNi打开氢氢键所耗的活化能最小。打开氢氢键所耗的活化能最小。氢氢原原子子在在六六配配位位四四面面体体晶晶格格间间隙隙位位置置和和四四配配位位四四面面体体晶晶格格间间隙隙位位置置，实实际际上上HH原原子子在在晶晶格格中中的的占占有有位位置置也也依依赖于金属原子的半径。赖于金属原子的半径。第2页/共19页ABAB5 5型合金取代元素的研究型合金取代元素的研究型合金取代元素的研究型合金取代元素的研究 n n LaNiLaNi5 5合金不仅价格昻贵，而且吸放氢过程中晶胞体积过度膨胀和收缩，吸放合金不仅价格昻贵，而且吸放氢过程中晶胞体积过度膨胀和收缩，吸放氢前后体积变化率达氢前后体

4、积变化率达25%25%，由于体积急剧变化，引起合金颗粒内部产生很大，由于体积急剧变化，引起合金颗粒内部产生很大的应力，从而导致合金的严重粉化。为了克服这些缺点，人们采用了添加辅的应力，从而导致合金的严重粉化。为了克服这些缺点，人们采用了添加辅助元素部分取代基本元素的方法。助元素部分取代基本元素的方法。第3页/共19页A A侧取代元素侧取代元素侧取代元素侧取代元素 n n一般说来，用离子半径大的元素取代离子半径小的元素，容量增大，但稳定性降低；反之，用离子半径小的元素取代离子半径大的元素，其容量降低，但稳定性升高。离子半径小，其PCT曲线压力升高。A侧的取代元素主要有Zr、Nd、Ce等。第4页/

5、共19页B B侧取代元素侧取代元素侧取代元素侧取代元素 n n B侧取代元素很多，已试验过的元素有Co、Mn、Al、Si、Ti、Cu、Cr、Fe、Li等。元素取代的目的在于克服合金的粉化，调节吸/放氢时的平台压力，改善贮氢合金的电化学性能等（19）。一般来说，B侧取代元素应符合以下特点：VM/VMO1，即金属与其金属氧化物体积之比约为1的元素进行取代，如Al等，Mn的氧化物疏松，因此加入时最好用Al包起来。第5页/共19页合金的制造工艺合金的制造工艺合金的制造工艺合金的制造工艺 n n冷却速度的影响 n n退火处理 n n合金的粉碎工艺 n n机械合金化法 第6页/共19页合金粉及其电极的表面

6、处理合金粉及其电极的表面处理合金粉及其电极的表面处理合金粉及其电极的表面处理 n n表面包覆 n n表面还原处理和氟化处理 n n热碱处理 n n 酸性处理 第7页/共19页 添加剂添加剂添加剂添加剂 n n导电剂 n n表面活性剂 n n其它添加剂 第8页/共19页第二节第二节 电池的高温性能电池的高温性能 n n高温充电效率低下的原因高温充电效率低下的原因高温充电效率低下的原因高温充电效率低下的原因 n n正极：正极：充电充电n n NiNi（OHOH）2 2+OH+OH-NiOOH+H NiOOH+H2 2O+eO+e-0.39V 0.39V（vs Hg/HgOvs Hg/HgO）n n

7、 放电放电n n负极：负极：充电充电n n M+HM+H2 2O+eO+e-MH+OH MH+OH-0.93V -0.93V（vs Hg/HgOvs Hg/HgO）n n 放电放电n n充电期间镍电极上的付反应：充电期间镍电极上的付反应：n n 4OH4OH-O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-0.417V0.417V（vs Hg/HgOvs Hg/HgO）n n贮氢电极上的付反应：贮氢电极上的付反应：2MH 2M+H2MH 2M+H2 2第9页/共19页电池设计电池设计电池设计电池设计 n n电池尺寸电池尺寸n n另部件的选择与设计另部件的选择与设计n n电解液电解液n n隔膜隔

8、膜第10页/共19页镍电极镍电极镍电极镍电极 n n提高过电位提高过电位第11页/共19页碱土金属元素、过渡元素的化合物在碱土金属元素、过渡元素的化合物在碱土金属元素、过渡元素的化合物在碱土金属元素、过渡元素的化合物在4545下对电池的充电效率影响下对电池的充电效率影响下对电池的充电效率影响下对电池的充电效率影响 第12页/共19页稀土元素氧化物对提高镍电极氧析出过电位的影响稀土元素氧化物对提高镍电极氧析出过电位的影响稀土元素氧化物对提高镍电极氧析出过电位的影响稀土元素氧化物对提高镍电极氧析出过电位的影响 第13页/共19页添加方法添加方法n n共沉积n n表面包覆n n物理搀杂n n多方法共同应用第14页/共19页贮氢电极贮氢电极 n n要有合适的吸放氢平台n n要有良好的高温耐腐蚀性能 n n温度的影响n n表面包覆第15页/共19页电解液电解液 n n三元n n添加剂n n电解液的量n n电解液分配第16页/共19页隔膜隔膜隔膜隔膜第17页/共19页其他方法其他方法其他方法其他方法 n n充电控制n n充电环境温度控制n n电池模块、电池包设计n n组合数量第18页/共19页