金屬氫化物-鎳電池自放電行為研究.pdf

1、金屬氫化物鎳（MH/Ni）電池以其高容量、快速充放電、無污染等優(yōu)越性倍受人們關(guān)注并得以迅速發(fā)展，但是其較高的自放電率卻阻礙了在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。本論文通過恒電流充放電、循環(huán)伏安（CV）、交流阻抗（EIS）、X射線衍射分析（XRD）和掃描電子顯微鏡(SEM)等測(cè)試手段對(duì)MH/Ni電池自放電的主要規(guī)律及相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。主要做了以下四個(gè)方面的工作：
　　1.研究了儲(chǔ)存時(shí)間、溫度、荷電態(tài)和鈷添加劑等因素對(duì)電池的自放電性能的影

2、響，得出的主要規(guī)律有：（1）正極NiOOH自分解不是引起電池自放電率偏高的主要原因；（2）電池的自放電與電池的荷電態(tài)關(guān)系不大；（3）溫度對(duì)電池的自放電影響比較顯著；（4）開路擱置7天后電池的容量仍然取決于正極的容量；（5）正極添加劑Co能有效降低電池的自放電,包覆CoOOH的形式效果更好。
　　2.以AA型MH/Ni電池為例,研究了電解液量、極板厚度、正負(fù)極容量比配等制備工藝對(duì)電池自放電性能的影響。結(jié)果表明：（1）電解液量對(duì)MH/

3、Ni電池自放電性能影響明顯，這可能與H2在電解液中擴(kuò)散過程有關(guān)；（2）極板厚度對(duì)MH/Ni電池自放電性能沒有大的影響；正極板厚度0.56mm，負(fù)極板厚度0.42mm較為合理（即正極板長(zhǎng)度為90mm,負(fù)極板長(zhǎng)度為110mm），有利于電池的充放電性能；（3）正負(fù)極容量比配對(duì)電池的充放電和自放電性能影響較大，結(jié)合MH/Ni電池的負(fù)極過量原則和節(jié)約材料的角度可得，其正負(fù)極容量比配確定為1：1.4較為合理。
　　3.分別對(duì)儲(chǔ)氫合金粉表面包覆

4、銅和鎳以及對(duì)成型正、負(fù)極表面進(jìn)行憎/親水處理，結(jié)果表明：（1）合金粉表面包覆銅可以抑制H在合金的擴(kuò)散，從而減小負(fù)極的自放電率，但不能減小電池的自放電率；（2）合金粉表面包覆鎳，對(duì)負(fù)極和電池的自放電均沒有明顯影響；（3）對(duì)成型正極表面進(jìn)行浸漬CMC處理有利于抑制氧氣的析出，從而明顯降低鎳電極的自放電率，但CMC處理不能降低電池的自放電率；而經(jīng)過PTFE處理卻可以降低電池的自放電率，這可能是由于MH/Ni電池的自放電與H2在正極上的電化學(xué)氧

5、化過程密切相關(guān)；（4）通過對(duì)成型負(fù)極表面進(jìn)行浸漬PTFE處理，負(fù)極的自放電有所減小，但是電池的自放電沒有明顯變化，這進(jìn)一步說明了負(fù)極的自分解并不是引起MH/Ni電池自放電的主要原因。
　　4.分別采用自制的不含N氫氧化鎳和市售的含N球形氫氧化鎳制備了MH/Ni電池，測(cè)試結(jié)果表明兩者的自放電性能差別很小。分別于KOH電解液中加入Mn元素和Al元素并制備鎘-鎳（Cd/Ni）電池，測(cè)試結(jié)果表明Mn元素明顯提高了電池的自放電率,而Al元素