镍氢动力电池第八章-镍氢电池专题研究介绍(一)课件.ppt

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1、第八章 部分专题研究介绍 第一节 AB5型贮氢合金 AB5型合金的种类 n AB5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 n AB5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

2、 氢 原 子 活 性 很 大，象 海 绵 吸 水 一 样 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。B

3、 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

4、 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 热碱处理 n 酸性处理 第二节 电池的高温性能 n 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 n 电池尺寸n 另部件的选择与设计n 电解液n 隔膜碱土金属元素、过渡元素的化合物在45 下对电池的充电效率影响 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 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 表面包覆隔膜其他方法 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