镍氢动力电池第八章镍氢电池专题研究介绍

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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AB5型合金的性能一般结构式晶系氢化物理论分子式贮氢量理论放电容量AB5六方晶系AB5H61.6%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

2、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

3、素主要有Zr、Nd、Ce等。B侧取代元素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/VMO≈1，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。合金的制造工艺冷却速度的影响退火处理合金的粉碎工艺机械合金化法合金粉及其电极的表面处理表面包覆表面还原处理和氟化处理热碱处理酸性处理添加剂导电剂表面活性剂其它添加剂第二节电池的高温性能高温充电效率低下

4、的原因正极：充电Ni（OH）2+OH-NiOOH+H2O+e-0.39V（vsHg/HgO）放电负极：充电M+H2O+e-MH+OH--0.93V（vsHg/HgO）放电充电期间镍电极上的付反应：4OH-O2+2H2O+4e-0.417V（vsHg/HgO）贮氢电极上的付反应：2MH2M+H2电池设计电池尺寸另部件的选择与设计电解液隔膜镍电极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共沉积表面包覆物理搀杂多方法共同应用贮氢电极要有合适的吸放氢平台要有良好的高温耐腐蚀性能温度的影响表面包覆电解液三元添加剂

5、电解液的量电解液分配隔膜其他方法充电控制充电环境温度控制电池模块、电池包设计组合数量