镍氢电池的电化学原理和工艺.doc

镍氢电池的电化学原理
镍氢电池采用Ni的氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液. 圆柱形和方形镍氢电池电化学原理和化学反应相同:
充电时,正极:Ni(OH)2 –e-+ OH- → NiOOH + H2O
负极:MHn + ne- → M + n/2 H2
放电时,正极:NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
负极:M + n/2 H2 → MHn + ne- 。
镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低(如低于-15℃),而在-20℃时,碱液达到起凝固点,电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0℃会增大电池内压并可能使安全阀开启。为了有效充电,环境温度范围应在5-30℃之间,一般充电效率会随温度的升高而升高,但当温度升到45℃以上,高温下充电电池材料的性能会退化,电池的循环寿命也将大大缩短。
圆柱形Ni-MH电池只采用金属电池槽,一是因为电池槽本身与金属氢化物负极连接在一起,可以作为负极极端;二是因为许多应用要求能够快速充电,气体发生复合反应时,电池的内压很高,只有金属容器可以承受这种压力,而且不会发生太大的变形。最后金属电池槽聚砜密封环翻边与电池盖密封,这种方法成本低,易于生产,而且可靠。
图片SC4000mAh
工艺流程:(以SC型为例

:氢氧化镍()
氧化钴(可以形成导电网络,弥补氢氧化镍与金属集流体间较大的间距以及氢氧化镍本身电导率较低的不足)
添加剂
:贮氢合金粉()
添加剂
: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)


:纤维镍+导电剂CoO+CMC(%)或MC+PVB造孔剂
:将膏状物涂覆到基板(如冲孔镍带)
(挥发黏结剂)(75℃)
(880℃,烧结速度90m/h)
(将NiOH沉积到烧结骨架中)
Ni(NO3)-㎡,含3%-5%Co(NO3)2
增重[(-)±]g/cm2


(75℃)
(±)

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


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

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)㎡