儲(chǔ)氫合金負(fù)極表面改性及大容量鎳氫電池性能研究.pdf

1、鎳氫電池作為一種新型化學(xué)電源，具有比能量高、無(wú)環(huán)境污染、良好的循環(huán)充放電性能等優(yōu)點(diǎn)，擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電源，進(jìn)一步提高其綜合性能，有著重要的實(shí)用價(jià)值和意義。本文對(duì)鎳氫電池負(fù)極材料的儲(chǔ)氫合金的表面改性和表面處理、用于電動(dòng)汽車(chē)的大容量方型鎳氫電池的設(shè)計(jì)和制備以及利用鎳氫電池的內(nèi)壓特性表征電池的循環(huán)壽命的方法等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本論文提出了用電化學(xué)的方法在儲(chǔ)氫合金電極或儲(chǔ)氫合金粉表面包覆鎳-非金屬非晶態(tài)合

2、金的工藝方法。X射線能譜(EDX)測(cè)試的結(jié)果表明，包覆到儲(chǔ)氫合金電極表面的物質(zhì)為鎳-非金屬合金。X-射線衍射法(XRD)的測(cè)試證明包覆的鎳-非金屬合金均是以非晶態(tài)的形式存在。采用電化學(xué)的方法在儲(chǔ)氫合金電極表面包覆鎳硫合金可以提高電極性能。 電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明：處理后的電極的大電流放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性都得到了一定程度的改善，而在自放電方面，處理后電極的自放電改善情況比未處理電極更為明顯。并且，用電化學(xué)阻抗法(EIS)、循環(huán)伏安

3、法(CV)和X-射線光電子能譜(XPS)等測(cè)試手段研究了改善電化學(xué)性能的原因。 本文采用DNY-2型電池內(nèi)壓測(cè)試儀實(shí)時(shí)、非破壞性地測(cè)量鎳氫電池的內(nèi)壓。在低倍率充電時(shí)，鎳氫電池的內(nèi)壓隨充電時(shí)間的變化曲線可以用Boltzmann函數(shù)擬合，且模擬函數(shù)中的參數(shù)有確切的物理意義。利用Boltzmann模擬函數(shù)在拐點(diǎn)附近的變化率κ來(lái)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電池的壽命變化。實(shí)驗(yàn)表明，κ值越大，在一定充電時(shí)間內(nèi)鎳氫電池的內(nèi)壓上升的速率就越快，電池的循環(huán)壽命

4、越短。 本論文設(shè)計(jì)和制備了電動(dòng)車(chē)用100 Ah高容量方型鎳氫電池，研究了電池使用的正負(fù)極材料和結(jié)構(gòu)、電解液組成、電池零部件、高容量方型鎳氫電池的化成和分選制度等方面對(duì)電池性能的影響。論文還對(duì)研制的電池進(jìn)行了大電流充放電、循環(huán)壽命等性能和安全性測(cè)試，并進(jìn)行了電動(dòng)汽車(chē)模擬和試車(chē)運(yùn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用泡沫鎳正極和拉漿負(fù)極組成的100 Ah方型鎳氫電池的重量比能量超過(guò)了75 Wh/Kg，1/3 C電流下循環(huán)放電超過(guò)了1000次，在40