添加剂
1.2负极:贮氢合金粉(3.1有具体讨论)
添加剂
1.3电解质:30%的KOH水溶液
17g/L的LiOH
NaOH(为提高高温充电效率 , 将部分KOH替换为NaOH , 但是会加重对金属氢化物活性物质的腐蚀 , 降低循环寿命)
2.正极制备
2.1烧结式
2.1.1调浆:纤维镍+导电剂CoO+CMC(2.5%)或MC+PVB造孔剂
2.1.2拉浆:将膏状物涂覆到基板(如冲孔镍带)
2.1.3烘干(挥发黏结剂)(75℃)
2.1.4在氮气/氢气环境下高温煅烧(880℃ , 烧结速度90m/h)
2.1.5化学浸渍或电化学浸渍(将NiOH沉积到烧结骨架中)
Ni(NO3)2浸渍密度1.62-1.65g/c㎡ , 含3%-5%Co(NO3)2
增重[(1.72-1.80)±0.007]g/cm2
2.1.6浸渍后的电极用电化学充/放电工艺进行预活化
2.1.7逆向水洗
2.1.8烘干(75℃)
2.1.9电极软化(成型厚0.58±0.05mm)
2.1.10极耳点焊
主要设计参数:
纤维镍骨架的强度和孔径
氢氧化镍活性物质的化学组成
活性物质的载入
有害物质(硝酸盐、碳酸盐等)的含量
2.2涂膏式
2.2.1泡沫镍基板制备
用电沉积或化学蒸汽沉积工艺 。 在聚氨酯泡沫上包覆一层镍 , 然后热处理 , 除去聚氨酯基体
2.2.2高密度球形氢氧化镍制备
采用沉积工艺制备 , 在氨水存在下 , 使金属盐(如硫酸镍)与氢氧化物(如NaOH)进行反应 , 镍源中还可添加钴和锌等添加剂来改善性能 。 通常组
成为Ni94Co3Zn3 , Co的沉积是为了改善导电性 , 而且Co和Zn可以调整氧的电位 , 使微观结构更精细 。 振实密度(表征氢氧化镍干粉的填充效率)通常
为2.2g/c㎡
2.2.3调浆:高密度球形氢氧化镍+导电剂CoO+黏结剂
2.2.4拉浆:用机械法将膏状物涂覆基板孔中
2.2.5轧压成型:通过物理法将含有平均粒径10μm的氢氧化镍膏状物载入到泡沫骨架上(成型厚0.58±0.05mm)
2.3比较
2.3.1烧结式电极的倍率和功率性能最佳 , 但代价是质量比容量和体积比容量的降低 。 烧结式生产工艺复杂、成本高 , 需投入较大资金在设施和设备上
2.3.2涂膏式电极易于生产、成本低 , 关键是泡沫镍基板和高密度球形氢氧化镍 ,
2.3.3近期的研究使涂膏式电极进一步提高了电极的功率和高放电率性能 , 能达到烧结式电极的水平 。
3.负极制备
3.1 负极的活性物质可以是无定形AB5型(LaCePrNdNiCoMnAl)合金 , 或者是无定形AB2(VTiZrNiCrCoMnAlSn)合金 。
尽管AB5型合金的储氢能力(320 mAh/g)比AB2型(440 mAh/g)低很多 , 但AB5型合金的使用却更为广泛 , 其优点是成本低 , 易于活化和成型 ,
电极生产工艺灵活 , 可高放电率放电 。
金属氢化物活性物质不同的组成及结构能够满足特殊的设计要求 。 可以通过调整活性物质的组成来改变比容量、比功率和/或循环寿命中的一个或几个参数 。
典型的AB5型合金的组成为:
La5.7Ce8.0Pr0.8Nd2.3Ni59.2Co12.2Mn6.8Al5.2(原子百分数 , %)
La10.5Ce4.3Pr0.5Nd1.3Ni60.1Co12.7Mn5.9Al4.7
AB5型合金的质量比容量通常为290-320 mAh/g 。
商品化的AB5型合金主要是CaCu5晶体机构
AB2型也有多种组成和加工工艺 , 常见组成有:
V18Ti15Zr18Ni29Cr5Co7Mn8
V5Ti9Zr26.7Ni38Cr5Mn16Sn0.3
V5Ti9Zr26.2Ni38Cr3.5Co1.5Mn15.6Al0.4Sn0.8
AB2合金的质量比容量为385-450mAh/g 。 若合金中钒的含量增加 , 自放电率也会加大 , 因为钒的氧化物溶解时 , 伴随着一种特殊类型的氧化还原反应 。
Co、Mn、Al、Sn的浓度对于改善活化和成型性能 , 延长寿命非常重要 。
金属氢化物用作Ni/MH电池负极材料 , 还需满足一系列性能要求 , 包括储氢能力、适中的金属-氢气键合强度、一定的催化活性和放电动力学 , 同时还要
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