第二章金屬氫化物鎳電池材料

新型二次電池概述金屬氫化物鎳電池材料1.2金屬氫化物鎳氫電池材料電池是一種利用電化學(xué)的氧化-還原反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)能------電能之間轉(zhuǎn)換的儲能裝置。新型二次電池概述電池的應(yīng)用一次電池或原電池：電池能放電，當(dāng)電池電力用盡時無法再充電的電池。市場賣的堿性電池，錳鋅電池，水銀電池，都是一次性電池。一次電池又稱原電池，它只能將化學(xué)能一次性地轉(zhuǎn)化為電能，不能將電能還原回化學(xué)能?；瘜W(xué)能電能

一次電池使用后，回收不及時或處理不當(dāng)，常隨普通垃圾一起被丟棄或被填埋，造成資源浪費(fèi)，同時電池中的重金屬元素的泄漏也污染了當(dāng)?shù)氐乃w和土壤。因此，開發(fā)二次新型電池是必要的。二次電池或蓄電池：電池的充放電反應(yīng)是可逆的。放電時通過化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生電能。通以反向電流(充電)時則可使體系回復(fù)到原來狀態(tài)，即將電能以化學(xué)能形式重新儲存起來?；瘜W(xué)能電能典型的二次電池體系鉛蓄電池充電后電壓可達(dá)2.2伏；放電后電壓下降，當(dāng)電壓降至l.25伏時(這時溶液密度為1.05g/cm3)不能再使用，必須充電。信息技術(shù)的發(fā)展，特別是移動通信及筆記本計(jì)算機(jī)等的迅速發(fā)展，迫切要求電池小型化、輕型化、長的服務(wù)時間、長的工作壽命和免維護(hù)技術(shù)。為了真正解決汽車尾氣污染，發(fā)展零排放電動車輛的呼聲愈來愈高，極大地推動著高比熱能量、長壽命二次電池技術(shù)的發(fā)展。全世界天然能源正在不斷消耗，終將枯竭，尋求新能源的呼聲愈來愈高。航天領(lǐng)域和現(xiàn)代化武器對高性能二次電池的需求非常迫切，諸如：衛(wèi)星上需求高功率、輕質(zhì)量的儲能電池；野戰(zhàn)通信也要求高比熱量、長壽命的小型二次電池等。常用的二次電池的原理：放電時通過化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生電能，而施加反向電流時則可使體系回復(fù)到原來狀態(tài)，即將電能以化學(xué)能形式重新儲存起來的新型電池，它的充、放電反應(yīng)是可逆的。新型的二次電池特點(diǎn)：環(huán)境的污染較小，可循環(huán)使用，性能優(yōu)良。這些優(yōu)勢是導(dǎo)致二次電池迅速發(fā)展的主要原因。產(chǎn)生：20世紀(jì)60年代末，儲氫合金的發(fā)現(xiàn)。儲氫合金在吸放氫的過程中伴有電化學(xué)效應(yīng)、熱效應(yīng)等。1974年開始儲氫合金作為二次電池的負(fù)極材料的研究。1984年解決了合金沖放電過程中容量衰減迅速的問題。1987年試生產(chǎn)。Ni／MH二次電池

鎳氫圓柱形可充電池系列鎳氫方形電池可充電電池系列

鎳氫扣式充電電池系列2023/2/614

鎳氫可充電池組系列

鎳氫9V可充電池系列

動力型鎳氫電池(組)

2023/2/615

鎳氫電池由氫氧化鎳正極，儲氫合金負(fù)極，隔膜紙，電解液，鋼殼，頂蓋，密封圈等組成。在圓柱形電池中，正負(fù)極用隔膜紙分開卷繞在一起，然后密封在鋼殼中的。在方形電池中，正負(fù)極由隔膜紙分開后疊成層狀密封在鋼殼中。（1）鎳氫電池結(jié)構(gòu)2023/2/6鎳氫電池結(jié)構(gòu)——正極正極基體：發(fā)泡鎳（約1.6--1.7mm厚)，或沖孔鍍鎳鋼帶（0.06--0.08mm厚）正極物質(zhì)：球鎳+亞鈷+PTFE正極集流體：鎳帶（約0.1mm厚）焊點(diǎn)：（約4～8個)鎳氫電池結(jié)構(gòu)——負(fù)極負(fù)極基體：銅網(wǎng)、鋼網(wǎng)（約0.22~0.32mm厚)鋼帶（約0.04~0.08mm厚)負(fù)極物質(zhì)：MH+HPMC+TEN+SBR鎳氫電池結(jié)構(gòu)——隔膜材質(zhì)：維尼綸或者PP（聚丙烯）或者尼龍厚度：一般為0.10～0.18mm

鎳氫電池結(jié)構(gòu)——電解液性質(zhì)：

無色透明液體，具有較強(qiáng)腐蝕性。應(yīng)用：

主要用于可充電鎳氫電池的電解液。規(guī)格：

溶質(zhì)組成KOH:LiOH:NaOH=40:1:3（重量比）溶劑組成：水

OH-濃度7mol/l質(zhì)量指標(biāo)：

密度（25℃）g/cm31.3±0.03

電導(dǎo)率（25℃）10.4±0.5ms／cm（2）工作原理從圖可以看出：利用氫的吸收和釋放的電化學(xué)可逆反應(yīng)；

電解質(zhì)由水溶液組成，其主要成分為氫氧化鉀。KOH電解質(zhì)不僅起離子遷移電荷作用，而且參與了電極反應(yīng)。它的工作狀態(tài)可以劃分為3種：正常工作狀態(tài)過充電狀態(tài)過放電狀態(tài)。在不同工作狀態(tài)下，電池內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是不同的。當(dāng)電池過放電時，電極反應(yīng)為：氫氧化鎳電極（正極）吸氫電極（負(fù)極）過放電時，電池的總反應(yīng)的凈結(jié)果為零，由于在正極上產(chǎn)生的氫氣會在負(fù)極上新化合，同樣也保持了電池體系的穩(wěn)定。過充電時，電極發(fā)生如下反應(yīng)：氫氧化鎳電極（正極）吸氫電極（負(fù)極）氫氧化鎳電極全充電態(tài)時產(chǎn)生的氧氣，也能經(jīng)過擴(kuò)散在負(fù)極上重新化合為水。既保持了電池內(nèi)壓的恒定，同時又使電液濃度不致發(fā)生巨大變化。

MH/Ni電池的正、負(fù)極上所發(fā)生的反應(yīng)均屬于固相轉(zhuǎn)變機(jī)制，不額外生成和消耗電解液組分，因此電池的正、負(fù)極都具有較高的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)密封和免維護(hù)。

MH/Ni電池一般采用負(fù)極容量過剩的配置方式，電池在過充時，正極上析出的氧氣可在金屬氫化物電極表面被還原成水；電極在過放時，正極上析出的氫氣又可被金屬氫化物電極吸收，從而使得電池具有良好的耐過充放能力。電極反應(yīng)的優(yōu)勢當(dāng)正極析出的氧擴(kuò)散到負(fù)極與氫發(fā)生反應(yīng)時，不僅消耗負(fù)極的一部分氫，影響到負(fù)極的電極電位，而且釋放的熱量會導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度顯著升高，從而加速電極反應(yīng)。3）正極材料

充電態(tài)活性物質(zhì)NiOOH，有兩種晶型結(jié)構(gòu)：-NiOOH和γ-NiOOH；放電態(tài)活性物質(zhì)是Ni(OH)2，有兩種晶型結(jié)構(gòu)，即α-Ni(OH)2和-Ni(OH)2，通常為蘋果綠的粉末物質(zhì)。Ni(OH)2的晶體結(jié)構(gòu)Ni(OH)2為六方晶系層狀結(jié)構(gòu)，其電極的充放電反應(yīng)即為質(zhì)子在NiO2層間的脫出或嵌入反應(yīng)，各個晶型的活性物質(zhì)都可以看作NiO2的層狀堆積，不同晶型，層間距和層間粒子存在著差異。

兩種不同氫氧化鎳晶型的層狀結(jié)構(gòu)示意圖

-Ni(OH)2結(jié)構(gòu)-Ni(OH)2六方晶系存在無序和有序兩種形式，結(jié)晶完好的Ni(OH)2具有比較完整的晶體結(jié)構(gòu)，是CdI2型層狀化合物。有序-Ni(OH)2層面有具有六方AB密堆積的NiO2晶胞組成，層與層之間靠范德華力結(jié)合，具有較短的層間距離。無序-Ni(OH)2具有-Ni(OH)2的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)際上它是Ni缺陷的非化學(xué)計(jì)量-Ni(OH)2形式。

α-Ni(OH)2結(jié)構(gòu)α-Ni(OH)2結(jié)構(gòu)被稱為是湍層（或渦旋）結(jié)構(gòu)，有兩種不同的形態(tài)，可分別表示為α-3Ni(OH)2·2H2O和α-4Ni(OH)2·3H2O。層間不僅含有大量的靠氫鍵鍵合的水，還含有其他陰離子，化學(xué)通式為Ni(OH)2-xAyBz(y+2z=x)，其中A、B分別為-1價和-2價的陰離子（由于α-Ni(OH)2的層間距較大，因而可以嵌入較多的半徑較小的陰離子和堿金屬離子。α-Ni(OH)2的NiO2層間距并不完全一致，可以有多種NiO2層間距共存，NiO2層沿軸平行堆積時取向有隨機(jī)性。由一般化學(xué)沉淀或電化學(xué)浸漬得到的Ni(OH)2中α-Ni(OH)2成分居多，α-Ni(OH)2在強(qiáng)堿中不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為-Ni(OH)2，因此可以通過α-Ni(OH)2的陳化制備-Ni(OH)2。-NiOOH和γ-NiOOH結(jié)構(gòu)-NiOOH是-Ni(OH)2充電后去掉一個質(zhì)子和電子的產(chǎn)物，兩者的基本結(jié)構(gòu)相同，都是屬于六方晶系層狀化合物。-NiOOH由于質(zhì)子的減少，層與層間的排斥力增大，層間距也增大，由0.4605nm增大到0.485nm，層面內(nèi)Ni-Ni鍵之間的排斥力減少，a值變小，β-NiOOH的晶胞參數(shù)為a=0.282nm，c=0.485nm。γ-NiOOH屬于菱形（六方）晶系或準(zhǔn)六方晶系層狀化合物，其特點(diǎn)是采用ABBCCA和ABCABC兩種堆垛方式，層間距較大，層與層之間能容納較多的雜質(zhì)離子。與β-NiOOH類似，由于層面內(nèi)Ni-Ni鍵之間的排斥力減少，a值變小為0.283nm。-Ni(OH)2電化學(xué)特性a-Ni(OH)2/γ-NiOOH和R-Ni(OH)/-NiOOH分別是兩對可逆氧化還原電對。通常MH/Ni電池中正極內(nèi)的電化學(xué)反應(yīng)在-Ni(OH)/-NiOOH之間進(jìn)行，在過充電情況下產(chǎn)生γ-NiOOH，其還原產(chǎn)物為a-Ni(OH)2。兩個還原對的電位(vs.Hg/HgO)與KOH溶液的活度有關(guān)，遵從如下關(guān)系式:a-Ni(OH)2相:E=0.3919-0.0139lgaKOH+0.03861gaH2O-Ni(OH)2相:E=0.4428-0.0281gaKOH+0.0315lgaH20α-Ni(OH)2（2.82g/cm3）

γ-NiOOH（3.97g/cm3）

陳化Aging過充Overcharge

β-Ni(OH)2（3.97g/cm3）β-NiOOH（4.68g/cm3）

1966年Bode等提出四種晶型之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系鎳電極各種晶型活性物質(zhì)的晶胞參數(shù)、Ni的平均氧化態(tài)及密度

氫氧化鎳電極在正常充放電情況下，活性物質(zhì)在-Ni(OH)2和-NiOOH之間轉(zhuǎn)變，相變過程中產(chǎn)生質(zhì)子H+的轉(zhuǎn)移，NiO2層間距c從0.4605nm膨脹到0.484nm，鎳-鎳間距a從0.3126nm收縮至0.281nm，體積縮小15%。在過充電條件下，-NiOOH將轉(zhuǎn)變?yōu)棣?NiOOH，Ni的價態(tài)從2.90升至3.67，c膨脹至0.69nm，a膨脹至0.282nm，導(dǎo)致-Ni(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)棣?NiOOH后，體積膨脹44%。造成電極開裂、掉粉，影響電池容量和循環(huán)壽命。

由于γ-NiOOH在電極放電過程中不能可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)?Ni(OH)2，使電極中活性物質(zhì)的實(shí)際存量減少，導(dǎo)致電極容量下降甚至失效。γ-NiOOH放電后將轉(zhuǎn)變成α-Ni(OH)2，此時c膨脹至0.76nm-0.85nm，a膨脹至0.302nm。γ-NiOOH轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ni(OH)2后，體積膨脹39%。α-Ni(OH)2極不穩(wěn)定，在堿液中陳化時很快就轉(zhuǎn)變?yōu)?Ni(OH)2。-Ni(OH)2制備方法高性能泡沫鎳電極的Ni(OH)2，應(yīng)該具有以下特點(diǎn):（1）

-Ni(OH)2主要為球形Ni(OH)2；（2）晶粒大小適中，約5-15μm左右，尺寸均一，比表面積大，堆積密度高;（3）通過鈷、鋅等摻雜而產(chǎn)生晶體缺陷、位錯及復(fù)相結(jié)構(gòu)；（4）由于采用封口化成技術(shù)，SO42-不能通過更換電解液除去，因此應(yīng)當(dāng)減Ni(OH)2當(dāng)中SO42-的含量。球形Ni(OH)2產(chǎn)品

-Ni(OH)2制備方法從制備的反應(yīng)原理可分為：化學(xué)沉淀法、粉末金屬氧化法、電解法等。從產(chǎn)品顆粒形貌、性能等可分為：普通Ni(OH)2工藝、球形Ni(OH)2工藝和摻雜Ni(OH)2工藝等?；瘜W(xué)沉淀法制備Ni(OH)2化學(xué)沉淀法的工藝將鎳鹽，苛性堿，絡(luò)合劑，添加劑等幾種溶液以不同的加料方式加入到苛性堿反應(yīng)器中，控制各種溶液的濃度、溫度、混合液的pH值、反應(yīng)時間等工藝條件，使鎳鹽或鎳的絡(luò)合物與堿之間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成沉淀。按添加劑的不同有絡(luò)合物法、緩沖溶液法和直接生成法。特點(diǎn)：生產(chǎn)的Ni(OH)2純度高，性能穩(wěn)定，是制備Ni(OH)2電極材料常用方法，但缺點(diǎn)生產(chǎn)環(huán)境惡劣，后續(xù)的廢水量大。

粉末金屬法(或稱高壓法)工藝舉例：在高壓釜中，金屬鎳粉與水在催化劑存在下通入氧，氧壓為(10-35)1.013105Pa，反應(yīng)溫度為50C~300C。最好控制在于180C~230C，反應(yīng)時間6h~24h

。特點(diǎn)：獲得的Ni(OH)2產(chǎn)品純度高，無副產(chǎn)物，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)87%以上，堆積密度大于1.8g/cm3，晶體化程度高，但粉末金屬法涉及的反應(yīng)是一個氣、液、固三相共存體系，鎳粉的轉(zhuǎn)化效率受到限制，未轉(zhuǎn)化的鎳粉混入所生成的Ni(OH)2中造成分離問題。該方法的設(shè)備裝置較復(fù)雜，能耗大，成本較高，批量生產(chǎn)能力受到限制。電解法

基本原理：在外加電流的作用下，金屬鎳陽極氧化成Ni2+，水分子在陰極上還原析氫產(chǎn)生OH-，兩者反應(yīng)生成Ni(OH)2沉淀。

陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：

若電解液中有NO3-存在，還可能發(fā)生NO3-的陰極還原反應(yīng):特點(diǎn)：合成的Ni(OH)2粒子形態(tài)好，只是整個過程中設(shè)備需要密封，嚴(yán)格控制無水條件，因此成本高。電解法可以實(shí)現(xiàn)零排放，其顯著的環(huán)境效益?zhèn)涫荜P(guān)注。樹脂交換法

利用硫酸鹽、鹽酸鹽及硝酸鹽與羥基陰離子交換樹脂進(jìn)行交換生成金屬氫氧化物溶膠，適用于金屬Ni,Mg,Co,Zn,Cu,Mn,Fe等。工藝投資小，成本低，交換樹脂經(jīng)再生后可以循環(huán)使用，生成的Ni(OH)2顆粒較細(xì)因而電化學(xué)活性高，但振實(shí)密度低，比容量低，所以此種工藝不適宜作為規(guī)模生產(chǎn)。

影響Ni(OH)2性能因素（1）化學(xué)組成的影響常見的有摻雜鈷、鋅、鋁、鎳、稀土等合金及化合物。在Ni(OH)2摻雜一定量的合金元素，可以提高電池的放電容量和循環(huán)使用壽命等。Ni(OH)2的比表面積與放電容量

（2）顆粒尺寸和比表面積Ni(OH)2的利用率與平均粒徑的關(guān)系氫氧化鎳的粒度分布及放電容量

（3）晶粒尺寸和缺陷的影響摻雜鈷后氫氧化鎳晶體缺陷增多，一次晶體顆粒的粒徑細(xì)化，提高了Ni(OH)2的導(dǎo)電性和析氫電位，提高電池的放電容量。添加鋅增加了Ni(OH)2的晶體缺陷，增加電極中電子和質(zhì)子的傳遞能力，從而提高了氫氧化鎳電極的可逆性，強(qiáng)化了電極的析氧極化，其充電效率和放電比容量也隨之提高。（4）金屬鍍層的影響

Ni(OH)2是一種P型半導(dǎo)體，純Ni(OH)2導(dǎo)電性差、電化學(xué)活性低，與泡沫鎳基體間存在較大的接觸電阻，電子移動受到影響，沖放電過程中活性物質(zhì)利用不充分等。通過鍍膜的方法在Ni(OH)2顆粒表面沉積鈷、氫氧化鈷薄膜改善與鎳基體的導(dǎo)電性，從而增大放電深度。鍍鈷薄膜在氫氧化鎳中，共沉積方式添加的鈷以Ni1-xCox(OH)2固溶體形式存在。Co取代部分Ni的位置，在Ni(OH)2和NiOOH晶格中形成陽離子雜質(zhì)缺陷，而缺陷的存在，可增加充放電過程中H+的進(jìn)出自由度，提高Ni(II)/Ni(III)反應(yīng)的可逆性。添加劑對鎳電極性能的影響研究

常見的鎳電極添加劑包括Co,Zn,Cd,Li,Al,Ti,Mg,Mn,Zr,Cu,In,Ca,Sr和Ba等金屬離子、氧化物或者氫氧化物。添加劑按其對鎳電極的作用可分為四類：（1）提高鎳電極活性物質(zhì)的利用率；（2）提高鎳電極的放電電位；（3）提高鎳電極的使用壽命；（4）改善鎳電極在寬溫度范圍內(nèi)的使用性能和大電流放電能力。

添加鈷及其化合物

鈷對鎳電極作用可大致歸納為：（1）降低鎳電極反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻（2）改善氫氧化鎳的質(zhì)子傳導(dǎo)性；（3）減小電子電阻，提高放電深度；（4）提高析氧過電位和充電效率；（5）抑制γ-NiOOH的形成；（6）減小雜質(zhì)鐵對鎳電極的毒化效應(yīng)。添加Zn及其化合物

ZnO作為鎳電極的膨脹抑制劑提高了電極的充電效率，改善了電極中質(zhì)子的傳輸能力，使得電極的電化學(xué)反應(yīng)電阻較小、循環(huán)后電極活性物質(zhì)中生成的γ-NiOOH較少，因而電極的膨脹較小，提高電池的綜合性能。

由于基底的腐蝕、活性物質(zhì)不同晶型之間的比重差異、氧氣析出產(chǎn)生的壓力、放電過深、過充電等而引起電極膨脹，使活性物質(zhì)的可逆性降低，增大了電極的歐姆內(nèi)阻和液相傳質(zhì)的阻力，削弱電極基板的機(jī)械性能，引起電極基板的破裂和活性物質(zhì)的脫落，嚴(yán)重地影響電極的整體性能和使用壽命。其中，γ-NiOOH的形成是電極膨脹的主要原因。添加其他金屬和合金化合物

除共沉積Co,Cd,Zn之外，Ca,Mg,Fe等也被用來研究共沉積Ni(OH)2。ZhuWenhua等1681研究了多種共沉積的金屬氫氧化物添加劑對鎳電極的性能影響，發(fā)現(xiàn)共沉積Co,Cd,Zn并不能提高活性物質(zhì)的利用率，但能夠抑制電極的膨脹，延長電極循環(huán)壽命:而Ca,Mg雖然能提高鎳電極的電極電位，但同時也使電極的膨脹加劇。DingYunchang等用循環(huán)伏安法研究了共沉積Mn,Fe,Pb等共晶氫氧化物在5MKOH溶液中的電化學(xué)行為，結(jié)果表明:Co,Mn,Zn能提高電極析氧過電位，但Fe,Pb等能降低析氧過電位，因而對電極充電速率無益，然而添加的Co對Fe和Pb的毒化有抑制作用.

4）負(fù)極材料－儲氫合金(MH)

用于Ni／MH電池負(fù)極材料的儲氫合金應(yīng)滿足下述條件：(a)電化學(xué)儲氫容量高；在較寬的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生太大的變化；(b)在熱堿電解質(zhì)溶液中合金組分的化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定；(c)反復(fù)充放電過程中合金不易粉化；制成的電極能保持形狀的穩(wěn)定；(d)合金應(yīng)有良好的電和熱的傳導(dǎo)性；

(e)原材料成本低廉。目前研究的儲氫合金負(fù)極材料主要有AB5(LaNi5)型稀土鎳系儲氫合金、AB2型Laves合金、AB型Ti-Ni系合金，A2B型鎂基儲氫合金以及V基固溶體等幾種類型。如下圖所示：主要貯氫合金及其性質(zhì)上述5種類型的儲氫合金中，AB5被最早應(yīng)用于電極材料，對其研究也最為廣泛；而AB2型、A2B型及固溶體因具有更高的容量正受到更多的研究。AB5稀土貯氫合金

典型合金LaNi5。

AB5型稀土系貯氫合金易活化、容量適中(LaNi5理論容量為372mAh/g)、價格相對低廉，是目前Ni/MH電池生產(chǎn)中廣泛采用的負(fù)極材料。LaNi5性能改進(jìn)

A側(cè)：采用其他稀土替代La；

B側(cè)：多元合金化比較典型的合金有MI(NiCoMnTi)5和Mm(NiCoMnAI)5等，最大放電容量可達(dá)280-320mAh/g。AB2型貯氫合金典型合金：鋯基合金與AB5型合金相比，鋯基Laves相貯氫合金具有貯氫容量高(理論容量482mAh/g)、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但其初期活化困難，高倍率放電性能差，成本高等不足。美國奧芬尼克電池公司：Ti-Zr-V-Cr-Ni合金（Laves相），電化學(xué)容量高于360mAh/g，循環(huán)壽命長。日本松下電氣公司開發(fā)的rMn0.3Cr0.2V0.3Ni1.2合金（Laves相），電化學(xué)容量達(dá)363mAh/g，循環(huán)壽命長。AB型鈦系貯氫合金典型代表：TiFeTiFe合金活化后在室溫下能可逆的吸放大量的氫，理論值為1.86wt%，平衡氫壓在室溫下0.3MPa?；罨щy，活化需要高溫高壓氫(450`C,5MPa)，抗雜質(zhì)氣體中毒能力差，在反復(fù)吸放氫后性能下降。在-30-200℃范圍內(nèi)貯氫特性好的有：TiFe0.8Al0.18Zr0.05，TiFe0.8Ni0.15V0.05，TiMn0.5Co0.5A2B型鎂基貯氫合金典型合金：Mg2Ni鎂基貯氫合金具有貯氫量高(按Mg2NiH，計(jì)算，理論容量為1000mAh/g)，資源豐富、價格低廉等特點(diǎn)。目前存在的主要問題是:（1）晶態(tài)鎂基合金為中溫型貯氫合金，而且吸放氫動力學(xué)性能較差；（2）在堿液中易受到氧化腐蝕，導(dǎo)致合金電極的容量衰減迅速，循環(huán)壽命差。AB5:LiNi5,MnNi5,CaNi5,AB2:ZrMn2,TiCr2,ZrV2,ZrMn2,AB:TiFe,TiCo,TiNiA2B:Mg2Ni,Mg2Cu儲氫合金材料（M）：共同特點(diǎn)：低溫低壓下能夠可逆地吸收、釋放氫。

金屬氫化物的氫密度比H2和液態(tài)氫還高儲氫合金的熱力學(xué)原理在合金吸氫的初始階段形成固溶體（α相），合金結(jié)構(gòu)保持不變MHx是固溶體固溶體進(jìn)一步與氫反應(yīng)生成氫化物（β相）3.進(jìn)一步增加氫壓，合金中的氫含量略有增加

MHy是氫化物生成熱儲氫合金吸收和釋放氫的過程，最方便的表示方法是壓力—組成—等溫（PCT）曲線。O一A:為吸氫過程的第一步，金屬吸氫，形成含氫固溶體；A一B:為吸氫過程的第二步，形成金屬氫化物；B點(diǎn)以后:為第三步，氫溶入氫化物形成固溶體，氫壓增加。恒定溫度：通過改變壓力實(shí)現(xiàn)吸氫或放氫。將金屬置于T1溫度，高于P1壓力，金屬會與氫反應(yīng)生成氫化物，即金屬吸氫；低于P1的氣氛中，氫化物發(fā)生分解釋放出氫氣。改變溫度和壓力的條件,使反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行即可實(shí)現(xiàn)吸氫或放氫恒定壓力：通過改變溫度也可實(shí)現(xiàn)吸氫或放氫。壓力為P2時，當(dāng)溫度高于T2時，（如T2

）氫化物發(fā)生分解釋放出氫氣,將溫度降到T2溫度以下（如T1

）

，金屬與氫反應(yīng)生成氫化物。儲氫合金中氫的位置

儲氫合金吸收氫后，氫進(jìn)入合金晶格中，合金晶格可以看作容納氫原子的容器。LaNi5中氫原子的位置

5）鎳氫電池性能常規(guī)性能：容量電壓內(nèi)阻可靠性性能：循環(huán)壽命放電平臺自放電貯存性能高低溫性能安全性能過充短路過放針刺跌落振動容量、電壓放電：0.2C→1.0V/cell充電：0.1C×16hrs擱置：1-4hrs放電：0.2C→1.0V/cell環(huán)境溫度：20±5℃鎳氫電池IEC容量測試方法鎳氫電池開路電壓：1.2V鎳氫各型號電池尺寸(圓柱型)與容量電池高度可以根據(jù)客戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，直徑一般不能更改

循環(huán)壽命電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)行，直到容量衰減為初始容量的60%，此時循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命循環(huán)壽命與電池充放電制度有關(guān)。鎳氫電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達(dá)300-500次（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），最高可達(dá)800-1000次。放電平臺鎳氫電池完全充電后，放電至1.2V時的容量記為C1，放電至1.0V時的容量記為C0，C1/C0稱為該電池之放電平臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺為70%以上，我們現(xiàn)在可以作到83%-85%放電平臺對電池使用效果影響最大，關(guān)系到用戶實(shí)際使用效果或使用時間的長