鎳氫動(dòng)力電池第八章鎳氫電池專題研究介紹一課件

第八章

部分專題研究介紹

第一節(jié)

AB5型貯氫合金

AB5型合金的種類

AB5型合金分為L(zhǎng)a系和混合稀土（Mm）系。在電池中最先采用的是LaNi5合金，但是由于La的成本高等原因，后來發(fā)展了價(jià)格較低的混合稀土合金。為了提高合金的性能，分別對(duì)A側(cè)和B側(cè)的元素進(jìn)行了取代，發(fā)展了三元、四元、五元甚至六元合金。

AB5型合金的結(jié)構(gòu)

AB5型合金的性能一般結(jié)構(gòu)式

晶系

氫化物理論分子式

貯氫量

理論放電容量

AB5

六方晶系

AB5H61.6%436mAh/g當(dāng)氫和合金表面接觸時(shí),氫分子吸附到合金表面,氫氫鍵解離為原子態(tài)氫,這種氫原子活性很大，象海綿吸水一樣進(jìn)入金屬的原子之間，形成固溶性氫化物。Ni打開氫氫鍵所耗的活化能最小。

氫原子在六配位四面體晶格間隙位置和四配位四面體晶格間隙位置，實(shí)際上H原子在晶格中的占有位置也依賴于金屬原子的半徑。

AB5型合金取代元素的研究

LaNi5合金不僅價(jià)格昻貴，而且吸放氫過程中晶胞體積過度膨脹和收縮，吸放氫前后體積變化率達(dá)25%，由于體積急劇變化，引起合金顆粒內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致合金的嚴(yán)重粉化。為了克服這些缺點(diǎn)，人們采用了添加輔助元素部分取代基本元素的方法。A側(cè)取代元素

一般說來，用離子半徑大的元素取代離子半徑小的元素，容量增大，但穩(wěn)定性降低；反之，用離子半徑小的元素取代離子半徑大的元素，其容量降低，但穩(wěn)定性升高。離子半徑小，其PCT曲線壓力升高。A側(cè)的取代元素主要有Zr、Nd、Ce等。

B側(cè)取代元素

B側(cè)取代元素很多，已試驗(yàn)過的元素有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，調(diào)節(jié)吸/放氫時(shí)的平臺(tái)壓力，改善貯氫合金的電化學(xué)性能等（19）。一般來說，B側(cè)取代元素應(yīng)符合以下特點(diǎn)：VM/VMO≈1，即金屬與其金屬氧化物體積之比約為1的元素進(jìn)行取代，如Al等，Mn的氧化物疏松，因此加入時(shí)最好用Al包起來。合金的制造工藝

冷卻速度的影響

退火處理

合金的粉碎工藝

機(jī)械合金化法

合金粉及其電極的表面處理

表面包覆

表面還原處理和氟化處理

熱堿處理

酸性處理

添加劑

導(dǎo)電劑

表面活性劑

其它添加劑第二節(jié)

電池的高溫性能

高溫充電效率低下的原因

正極：

充電

Ni（OH）2+OH-NiOOH+H2O+e-0.39V（vsHg/HgO）

放電負(fù)極：

充電

M+H2O+e-MH+OH--0.93V（vsHg/HgO）

放電充電期間鎳電極上的付反應(yīng)：4OH-O2+2H2O+4e-0.417V（vsHg/HgO）貯氫電極上的付反應(yīng)：2MH2M+H2電池設(shè)計(jì)

電池尺寸另部件的選擇與設(shè)計(jì)電解液隔膜鎳電極

提高過電位堿土金屬元素、過渡元素的化合物在45℃下對(duì)電池的充電效率影響稀土元素氧化物對(duì)提高鎳電極氧析出過電位的影響

添加方法共沉積表面包覆物理攙雜多方法共同應(yīng)用貯氫電極

要有合適的吸放氫平臺(tái)要有