镍氢动力电池第八章镍氢电池专题研究介绍.ppt

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1、第八章第八章 部分专题研究介绍部分专题研究介绍 第一节第一节 AB5型贮氢合金型贮氢合金 AB5型合金的种类 nAB5型合金分为La系和混合稀土（Mm）系。在电池中最先采用的是LaNi5合金，但是由于La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A侧和B侧的元素进行了取代，发展了三元、四元、五元甚至六元合金。AB5型合金的结构 nAB5型合金的性能n一般结构式 晶系 氢化物理论分子式 贮氢量 理论放电容量n AB5 六方晶系 AB5H6 1.6%436mAh/g当氢和合金表面接触时,氢分子吸附到合金表面,氢氢键解离为原子态氢,这种氢原子活性很大，象海绵吸水一样

2、进入金属的原子之间，形成固溶性氢化物。Ni打开氢氢键所耗的活化能最小。氢原子在六配位四面体晶格间隙位置和四配位四面体晶格间隙位置，实际上H原子在晶格中的占有位置也依赖于金属原子的半径。AB5型合金取代元素的研究 n LaNi5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25%，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，人们采用了添加辅助元素部分取代基本元素的方法。A侧取代元素 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，

3、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。B侧取代元素 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。合金的制造工艺 n冷却速度的影响 n退火处理 n合金的粉碎工艺 n机械合金化法 合金粉及其电极的表面处理 n表面包覆 n表面还原处理和氟化处理 n热

4、碱处理 n 酸性处理 添加剂 n导电剂 n表面活性剂 n其它添加剂 第二节第二节 电池的高温性能电池的高温性能 n高温充电效率低下的原因高温充电效率低下的原因 n正极：充电n Ni（OH）2+OH-NiOOH+H2O+e-0.39V（vs Hg/HgO）n 放电n负极：充电n M+H2O+e-MH+OH-0.93V（vs Hg/HgO）n 放电n充电期间镍电极上的付反应：n 4OH-O2+2H2O+4e-0.417V（vs Hg/HgO）n贮氢电极上的付反应：2MH 2M+H2电池设计电池设计 n电池尺寸n另部件的选择与设计n电解液n隔膜镍电极镍电极 n提高过电位碱土金属元素、过渡元素的化合物在45下对电池的充电效率影响 稀土元素氧化物对提高镍电极氧析出过电位的影响 添加方法n共沉积n表面包覆n物理搀杂n多方法共同应用贮氢电极贮氢电极 n要有合适的吸放氢平台n要有良好的高温耐腐蚀性能 n温度的影响n表面包覆电解液电解液 n三元n添加剂n电解液的量n电解液分配隔膜其他方法其他方法 n充电控制n充电环境温度控制n电池模块、电池包设计n组合数量