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     

NiCo比对La0.8Mg0.2(Ni,Co)3.8储氢合金性能的影响

为解决镍氢电池用储氢合金电极循环寿命差、高倍率放电性能不足等问题，采用真空感应熔炼法制备不同Ni、Co物质的量比(R)的La_0.8Mg_0.2(Ni, Co)_3.8储氢合金，研究B侧R值对退火态储氢合金相结构和电化学性能的影响。随着R的增加，LaNi₅相含量先减少、后增加，A₅B₁₉型相(Ce₅Co₁₉+Pr₅Co₁₉)含量先增加、后减少。适当增加R,有助于降低吸放氢平台压力并提升合金的储氢量，储氢合金电极的高倍率放电性能、交换电流和氢扩散系数先提高、后降低，交流阻抗先减小、后增大。La_0.8Mg_0.2(Ni, Co)_3.8储氢合金的高倍率放电性能主要由交换电流决定，当R为5时，高倍率放电性能最好。     

Zn对AB5型贮氢合金的影响

研究了Zn替代Co对AB5型MlNi3.6Mn0.4Al0.3Co0.7贮氢合金相结构和电化学性能的影响。Zn替代Co使合金的晶胞参数和体积增大,导致贮氢合金最大放电容量增加,循环稳定性有所下降;随着Zn含量由0增加到0.5,氢的扩散系数由0.31×10-7m2/s增加到3.72×10-7m2/s,交换电流密度由157 mA/g增加到191 mA/g,合金极化电阻由1.23Ω减少到1.01Ω,合金表面电催化活性和高倍率性能得到了改善。     

添加Co3O4的AB5型贮氢合金的电化学性能

用恒流充放电、循环伏安、线性极化及交流阻抗等方法,研究了Co3O4对AB5型贮氢合金电极电化学性能的影响。掺杂电极更容易活化,在电压1.15 V处出现二次放电平台,与空白电极相比,添加5%与10%Co3O4电极的0.2C最大放电比容量分别提高21.2 mAh/g和36.0 mAh/g;掺杂电极的循环稳定性较好,添加5%与10%Co3O4电极第100次循环的容量保持率分别为95.73%和97.37%。电化学性能提高是因为部分Co3O4在碱性电解液中发生Co-Co(OH)2可逆氧化还原。Co3O4提高了电极表面的催化活性,降低了电荷转移电阻;适量添加Co3O4,有利于提高合金电极的大电流放电能力。     

化学镀铜和热处理对La0.6Nd0.2Mg0.2Ni3.3Co0.3Al0.25的影响

通过形貌观察及电化学性能测试,研究了化学镀铜(Cu)和热处理对储氢合金La0.6Nd0.2 Mg0.2 Ni3.3 Co0.3 Al0.25电化学性能的影响.化学镀Cu后,储氢合金的活化性能较好,第2次循环时,电极的放电比容量即达到最大值335.4 mAh/g,第50次循环的容量保持率由未处理的80.43％增加到89.3％,极化电流从77.07 mA/g增加到102.79 mA/g;在473 K热处理后,阻抗由0.333Ω降低到0.227Ω.处理后,合金电极的电化学反应能力得到改善,合金表面电子转移能力增强.     

表面活性剂对双电层电容器性能的影响

用高比表面积活性炭作为双电层电容器的电极材料存在等效串联内阻大,可利用比表面积低的问题.通过添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对活性炭材料表面进行改性,可以使双电层电容器的比容量和大功率放电性能得到很大的提高.结果表明,当添加表面活性剂的质量为活性炭的4%时,可使活性炭电极对有机电解液的润湿性最好,使得双电层电容器在不同电流密度下的比容量分别提高了5.27%(1 mA/cm2)和20.62%(5 mA/cm2),且具有较好的电容性能和循环性能.     

LiCoO2/AC复合电极作为超级电容器的电极材料

为提高活性炭电极的容量,对活性炭进行掺杂LiCoO2处理,由此制备了复合电极。采用循环伏安、恒流充放电、循环寿命试验、漏电流性能测试等方法对掺杂LiCoO2的复合电极/活性炭混合电容器的性能进行了测试,结果表明掺杂LiCoO2后复合电极/活性炭混合电容器的性能大大提高,当复合电极中LiCoO2的质量分数为70%时,混合电容器的比容量达到最大值,在1.0mA/cm2时比容量达39.55F/g,比未掺杂的活性炭电容器提高50.7%,充放电效率有所提高,且混合电容器的电阻和漏电流较小(8.7mA),经1500次循环后电容量仍保持在83%以上,仍远高于活性炭电容器。     

铬元素掺杂对Li4Ti5O（12）电化学性能的影响

介绍了采用高温固相法合成掺铬Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料,并对材料进行了X射线衍射分析、SEM、电化学阻抗测试、循环伏安测试及恒电流充放电测试。铬的掺杂并未改变材料的晶体结构,但降低了材料的规整度。实验结果表明：铬的掺杂在一定程度上改善了锂钛氧化合物的电化学性能,降低了电极极化,在电极表面未形成钝化膜。其中以掺杂比为Cr∶Ti=1∶10（原子比）的材料性能最好,首次放电比容量可达到175mAh/g,经过50次循环后,放电容量仍保持在166.5mAh/g。     

铅粉在不同浓度硫酸电解质中电化学行为研究

硫酸对铅蓄电池性能具有较大的影响.对采用铅粉填充的微孔研究电极,在不同浓度硫酸体系中进行循环伏安测试.实验结果表明：随着硫酸浓度增加,阳极电势增加,但电流峰值先增大后减小,当硫酸浓度为3 mol/L时,其阳极初期容量达到最大值4.84 mAh;同时对不同条件下一些峰的变化进行解析,充电时酸浓度增加会促进α-PbO的还原反应;酸浓度增大,析氧量减少,析氢量增多,析氢析氧电位正移;通过不同浓度下对阳极100次循环测试发现,随着循环次数的增加,还原峰电流先增大后减小,峰电位也发生了偏移;当硫酸浓度较低时,铅粉循环伏安的稳定性较好,且阳极放电容量的保持率较好,当硫酸浓度增大时,铅粉循环伏安的稳定性变差.     

水热法制备Ni(OH)2及其超级电容性能

采用水热法制备了Ni(OH)2,X射线衍射光谱(XRD)测试表明样品为β-Ni(OH)2.通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对其超级电容性能进行了研究.结果表明:β-Ni(OH)2具有典型的法拉第准电容特性,当pH=12,水热反应温度为180℃时,Ni(OH)2具有最大比容量303.7 F·g-1,其电极电阻(RE)为0.1 Ω,且经多次循环后表现出良好的循环稳定性能.     

电池用发泡镍基板的制备

在聚氨酯泡沫塑料表面进行化学镀镍和电镀,然后除去泡沫塑料,再将氧化镍还原成镍,可以制得发泡镍基板。它是一种新型电极材料,可用于镍镉电池、锂电池、二次碱性锌锰电池和镍氢电池。本文对镀镍工艺作了概述,列出发泡镍基板的工艺和配方。文末对发泡电极的性能也予介绍。     

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。     

电解液对TiO2混合电化学电容器性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备掺杂Ni、C改性的TiO2电极材料,并对材料的晶型结构、表面形貌及比容量、充放电效率、循环性能、阻抗、比能量和比功率等性能进行了研究.使用1mol/L MeEt3NBF4/PC电解液的电容器,具有良好的可逆性和稳定的循环性能.在500 mA/g的电流下,比容量为13.40mAh/g,放电比能量为24.12Wh/kg,比功率为1012.03W/kg.     

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.     

镍纤维基板NiOOH电极研究

利用在碳纤维上镀镍的方法制得了镍纤维,并加工成高孔率的镍纤维基板。通过电解浸渍,在该基板上制成氢氧化镍电极。用循环伏安法和时间电位法测定了电极的氧化还原特性。厚度为1.1mm的NiOOH电极,其放电比容量为95.6mAh/cm~3,131.3mAh/g。     

泡沫镍电沉积Co-Ce合金镍电极的性能

为了提高动力MH/Ni电池的高倍率充放电性能,在泡沫镍骨架表面电沉积具有针状结构、高比表面积的Co-Ce合金,Ce含量为0.19%,用其作镍电极的基板.实验结果表明:600次循环中,镍电极10 C充电接受能力平均提高36%,放电比容量平均提高42%.XRD分析显示:Co-Ce合金基板表面生成的CoOOH是增加基板与活性物质界面电子导电能力的主要因素.     

镍粉对Ni（OH）2电极电化学行为的影响

利用恒电流充放电、循环伏安法研究了过量镍粉对Ni（OH）2电极电化学行为的影响,并用X射线衍射分析了放电后镍粉结构的变化。结果表明：电极中的镍粉在碱性电解液中会氧化成活性物质β—Ni（OH）2,从而对放电容量作出贡献,同时因氧化使导电性降低而影响Ni（OH）2的放电效率。利用镍粉作空白试验对照,将电极在第4～6周期的放电容量扣除镍粉的贡献可尽量准确地测定Ni（OH）2的放电容量。     

电沉积电流密度对NiO/CNT复合电极的影响

采用电化学沉积法,以碳纳米管(CNT)为基体沉积Ni(OH)2,热处理制备NiO/CNT复合电极.采用XRD、SEM、TEM、循环伏安和恒流充放电,研究了电沉积电流密度对复合电极的影响.沉积电量为9 C时,随着电流密度的增加,NiO易沉积在电极表面,形成块体并阻塞离子通道,使复合电极的比电容下降.以1 mA/cm2制备的复合电极,以0.4 A/g、20.0 A/g充放电时,比电容分别为1 686 F/g和926 F/g.     

放电电流密度对DMFC交流阻抗的影响

测试了膜电极组件(MEA)在不同工作电流密度(J)下的交流阻抗谱,并用等效电路L1R1 (CR2)[ QR3(L2R4)]进行拟合.内阻变化最平缓,先减小,后略微增大,变化幅度小于初始值的10％;阴极法拉第阻抗随着电流密度的增大而减小,当J＞ 1.00 A/cm2时,产生的水膜导致三相界面减少后,该阻抗又增大;阳极反应...     

MH-Ni电池失效简析(Ⅰ)——镍电极的膨胀

高密度球形Ｎｉ（ＯＨ）２的开发，大大地提高了镍电极的体积比能量。但其比表面积低，在应用于ＭＨ－Ｎｉ电池时要求镍电极能符合快速充放电的要求，电流密度成倍增加，使镍电极发生膨胀。本文通过解剖早期失效及寿命终止的电池，研究了镍电极膨胀对它的作用与影响。镍电极膨胀吸液，使隔膜含液量降低，增大了电池欧姆极化引起电池早期失效。镍电极的膨胀不仅会使ＭＨ电极含液量降低，加速合金的氧化粉化，还可能因其复合氧能力下降，使电池内压升高造成电解液的进一步流失而导致电池性能进一步恶化。实验通过ＳＥＭ、ＸＲＤ等测试表明，镍电极本身也会因膨胀造成整体导电网络的破坏与改变。两电极劣化的共同作用导致氢镍电池的失效。本文还对可能的解决途径进行了探讨