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     

提高MH-Ni电池循环寿命的研究

循环寿命是MH Ni电池的重要指标之一。从材料的角度综述了MH Ni电池循环寿命下降的原因 ,指出负极贮氢合金性能的衰减、正极氢氧化镍性能的恶化和隔膜本身性质的变化所带来的碱液丧失是导致MH Ni电池循环寿命降低的主要因素。同时 ,指出优化负极合金的组分 ,对合金进行表面处理可提高合金的抗粉化、氧化或耐酸碱腐蚀的能力 ;通过添加合适的添加剂如Co、Zn、Cd等可提高氢氧化镍的活性 ,抑制镍电极的膨胀并提高镍电极的充电接受能力 ;选用面电阻小、吸碱率大、综合性能好的隔膜可保证电池内合适的电解液量 ,从而也可以提高电池的循环寿命     

Co含量对MH-Ni电池性能的影响

详细讨论了Co含量对MH Ni电池性能的若干影响 ,得出Co含量增加可改善AB5型贮氢合金的力学性能和热力学性能 ,但会造成AB5型贮氢合金动力学性能明显降低。因而 ,控制合金中Co的含量对改善MH Ni电池性能有着极其重要的意义。实践表明 ,在改变B侧组成的同时 ,调整A侧组成 ,即使合金中Co的用量降到 3 % ,也能得到性能优异的贮氢合金     

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。     

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.     

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。     

热处理对贮氢合金电极性能的影响

研究了热处理对Mm(Ni,Co,Mn,Al)5贮氢合金电极电化学性能的影响.恒流充放电测试结果表明:经过热处理的电极比未处理的电极多放出17%的化成容量;用经过热处理的电极制成的MH/Ni电池,以15 C恒流脉冲放电的电压降比使用未处理电极的电池减少了近60 mV.循环伏安实验发现:经过热处理的电极的氢脱出峰电流比未处理的电极的高56 mAh/g,氢脱出峰电位负移了近140 mV.用扫描电镜、X射线衍射研究了热处理对贮氢合金表面和结构的影响.     

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。     

贮氢合金电极有机酸处理研究

本文以甲酸、醋酸、草酸和氨基乙酸等有机酸在室温下对Mm(NiMnCoAl)_5型贮氢合金扣式电极进行较短时间的浸泡处理,结果使电极活化性能、首次放电容量、高倍率充放电性能均不同程度有所提高。借助ICP(等离子体发射光谱法)分析了贮氢合金经酸处理后的化学处理液的成分,初步讨论了电极电化学性能变化的原因。以氮基乙酸直接处理贮氢合金泡沫镍电极,装配成Ni—MH电池进行封口化成,两次即化成结束,1C、3C倍率下放电容量分别为0.2C的96.8％和89.4％,电池经500次循环,容量衰减仅11.5％。     

降低MH/Ni电池内压的途径

针对国内外研究者如何降低MH/Ni电池内压所采取的工艺措施 ,从贮氢合金制备、贮氢合金及MH电极表面处理到正负极添加剂等方面进行了概述。     

AB5型贮氢合金研究进展

分别从AB5型贮氢合金的种类、结构和吸放氢原理,叙述了AB5型贮氢合金的特点和性能;综述AB5型贮氢合金取代元素研究的进展;从冷却速度、退火处理、合金粉碎工艺、机构合金化法等方面分析了影响合金粉性能的各方面因素;详细讨论了表面包覆、表面还原处理和氟化处理、热碱处理、酸性处理等改善合金粉性能的各种方法;并就在合金粉或电极中添加导电剂、表面活性剂或其它添加剂对提高电极性能的作用加以详细的论述。经过改进,AB5型合金贮氢量从250mAh/g提高到325mAh/g,电池容量从1．0Ah提高到1．5Ah。     

影响贮氢电极性能因素的研究(Ⅱ)——贮氢合金组成及温度的影响

贮氢合金的组成对其电极的放电性能、循环寿命以及电荷保持能力等有比较明显的影响;贮氢电极的性能随着实验温度的变化而变化,并且组成不同的电极,其温度特性也不同.     

Mg-Ni系储氢合金电极研究最新进展

综述了Mg -Ni系储氢合金的研究情况 ,总结了当前提高Mg -Ni系储氢合金、特别是Mg2 Ni型储氢合金电极性能所采用的主要方法 ,如机械合金化、组元调整、复合改性等方法     

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。     

表面包覆处理对A2B7型贮氢电极性能影响研究

以A2B7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5为对象,在不同反应温度下对合金粉末进行化学镀镍,系统研究了未包覆以及表面包覆镍后对La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5合金电极电化学性能的影响。结果表明,与未包覆相比,包覆后合金电极的活化性能、高倍率放电性能、交换电流密度和氢的扩散速率均得到明显的提高,且随着反应温度的升高而增大。合金电极循环寿命也在一定程度均好于未包覆的,但是改善不明显,这表明化学镀镍能有效地提高贮氢合金电极电化学性能。     

燃料电池用贮氢合金的研究

研究了不同的Ti/Zr比以及Mn/Cr比对Ti-Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响，介绍了具体的实验方法；实验结果表明：开发出的合金Ti0.86Zr0.14Mn1.1Cr0.5V0.32Fe0.08其综合性能可满足小型燃料电池的应用要求，这种合金在小型燃料电池中有广阔的应用市场。     

化学镀镍对低钴贮氢合金放电性能的影响

研究了化学镀镍对两种低钴贮氢合金粉末颗粒形态和放电性能的影响。结果表明:化学镀镍能提高低钴贮氢合金的循环稳定性、放电电位以及合金的高倍率放电性能,活化性能也有所改善。化学镀镍后,1C倍率放电容量达到0.4C放电容量的98.42%,表明化学镀镍是提高低钴贮氢合金高倍率放电的重要途径。化学镀镍后,一种合金的放电容量提高了27.0 mAh/g,另一种合金的放电容量降低6.5 mAh/g。SEM分析表明:合金在化学镀镍过程中发生吸氢反应,导致某些合金粉末开裂与粉化,以及有效合金量减少。有效合金量的减少是合金粉末放电容量降低的一个重要原因。     

影响测试贮氢合金电极放电容量的因素

综述了贮氢合金电极电化学性能检测过程中其放电容量的影响因素 ,如充放电制度、温度、电解液、隔膜、成型压力、导电剂、粘合剂、添加剂以及合金的表面处理。由于影响贮氢合金电极放电容量的因素很多 ,在不同测试条件下 ,电极放电容量测试结果会有所不同 ,所以不同贮氢合金粉的对比测试应在相同的测试条件下进行