双极性叠层MH-Ni蓄电池研究进展

对一种全新的电池设计——双极叠层MH-Ni蓄电池的相关研究进行了综述。首先,对叠层电池在电动车用MH-Ni电池应用中所占的优势进行了分析;总结了叠层MH-Ni蓄电池工作原理;系统归纳了国内外对双极叠层MH-Ni蓄电池及相关材料的研究进展。同时,对双极叠层MH-Ni电池存在的问题也进行了初步的探讨。并对双极叠层MH-Ni蓄电池的发展前景进行了展望。

MH-Ni电池失效简析(Ⅰ)——镍电极的膨胀

高密度球形Ｎｉ（ＯＨ）２的开发，大大地提高了镍电极的体积比能量。但其比表面积低，在应用于ＭＨ－Ｎｉ电池时要求镍电极能符合快速充放电的要求，电流密度成倍增加，使镍电极发生膨胀。本文通过解剖早期失效及寿命终止的电池，研究了镍电极膨胀对它的作用与影响。镍电极膨胀吸液，使隔膜含液量降低，增大了电池欧姆极化引起电池早期失效。镍电极的膨胀不仅会使ＭＨ电极含液量降低，加速合金的氧化粉化，还可能因其复合氧能力下降，使电池内压升高造成电解液的进一步流失而导致电池性能进一步恶化。实验通过ＳＥＭ、ＸＲＤ等测试表明，镍电极本身也会因膨胀造成整体导电网络的破坏与改变。两电极劣化的共同作用导致氢镍电池的失效。

MH-Ni电池的低温性能及其改进

检测了不同型号MH Ni电池在 -34℃下 0 .2C和 0 .4C放电容量 ,比较了摩尔浓度为 1∶1的NaOH和KOH混合电解液在不同温度下的电导率及其对AA型电池低温性能的影响。结果表明 ,在相同倍率放电情况下 ,电池越大 ,低温性能越好 ;放电电流增加 ,电池放电容量明显降低 ,小电池更为明显 ;混合电解液并不能改善AA型电池的低温性能 ;负极容量 (Qn)与正极容量 (Qp)之比对低温性能没有明显的影响。将电池冷冻不同时间和将电池组合的实验结果表明 ,产生上述现象的原因是大电池放电时由电池内阻产生的热量散失较慢。通过减薄负极的厚度和提高负极的充电态容量可提高MH Ni电池的低温性能。

隔膜对 MH-Ni 电池放电容量和循环寿命的影响

研究了采用尼龙纤维和聚丙烯纤维混抄制备隔膜对ＭＨ－Ｎｉ电池放电容量和循环寿命的影响。结果表明：新研制隔膜的吸碱率和面电阻得到较大改善，在经历５０次循环后，隔膜中的电解液量多于其它隔膜，说明此种隔膜的保液性能较优，因而采用新研制隔膜制备的ＭＨ－Ｎｉ电池其放电容量和循环寿命明显提高。

人工神经网络法预测MH-Ni蓄电池容量

MH Ni电池放电容量的预测和估计,是电池管理系统中一个非常重要的内容。某一状态下MH Ni电池的放电容量是放电电流、电压、温度以及过去电池充放电的历史等参数的函数。运用ANN方法,即人工神经网络方法,可逼近任何多输入输出参数函数的性能,预测了不同放电电流和电压下MH Ni电池放电容量的大小,结果表明,ANN方法有良好的实用性,可用来预测MH Ni电池的放电容量。

失效MH-Ni蓄电池电极材料的回收

MH Ni蓄电池的迅速发展 ,使全世界每年都要消耗大量的贵重金属钴镍以及稀土金属 ;MH Ni蓄电池也有一个寿命问题 ,每年都有数目可观的MH Ni蓄电池报废。综述了近几年国内外在回收、再生MH Ni蓄电池正负极材料方面取得的最新进展。同时提出了一种全新的对失效MH Ni蓄电池电极材料进行回收的方法 ,即化学处理与冶炼方法相结合。对再生合金进行XRD测定表明为AB5型结构 ,用再生合金粉制成的AA型电池 ,其 0 .2C、1C放电容量均与新合金粉制成的AA型电池的性能相近。利用此种方法回收得到的电极材料不仅可以直接再次用于MH Ni蓄电池的制作中 ,而且生产工艺简单 ,降低了MH Ni蓄电池的生产成本 ,是一种有广阔应用前景的回收方法。

MH-Ni电池失效的电化学分析

通过对失效MH Ni电池的解剖 ,用电化学方法研究分析了贮氢合金表面处理对充放电循环寿命终止时MH Ni电池负极的充放电性能和极化性能的影响。负极充放电曲线表明未处理贮氢合金电极的表面已严重氧化 ,其极化电阻大约是处理贮氢合金电极的 3～ 4倍。而经表面处理的贮氢合金电极仍具有良好的充放电性能和小的极化电阻。

MH-Ni电池中稀土贮氢合金微结构的XRD研究

提出了分离微晶和微应力两种引起X衍射线条宽化效应的最小二乘方法。用该方法分析研究了不同工艺制备的贮氢合金的微结构,对比研究了MH-Ni电池中的贮氢合金在活化前后和循环寿命实验前后微结构的变化。结果表明活化对负极材料微结构产生重大影响;循环寿命实验后贮氢合金微结构的变化与循环条件密切相关。

直封 AAA MH-Ni 电池的研究

直接封口技术是ＭＨ－Ｎｉ电池的发展趋势，这样可省去开口化成的繁杂工序，降低成本，不污染环境，且电池的均匀性能得到了提高。本文对直封ＡＡＡＭＨ－Ｎｉ电池进行了详细的研究，实验结果表明：电池０．２Ｃ的放电容量可达４２０ｍＡｈ以上，中值电压大于１．２Ｖ，而且电池高倍率放电性能亦良好；电池的自放电率低于２８％；对电池进行１Ｃ连续充放电测得的循环寿命达到５８０次。本文还对ＭＨ－Ｎｉ电池在充放电过程中内压变化进行了初步分析，并发现了电池失效的主要原因是负极合金发生了氧化和正负极活性物质都发生了粉化。

MH-Ni电池高倍率循环寿命影响因素探讨

D型MH Ni电池 1C率 10 0 %DOD放电 30 3周期后 ,电池放电容量降低 2 9.9% ,电池的内阻增大 15 5 % ,放电 30min时电池端电压降低 8.4%。对循环前后电池进行对比实验 ,发现循环后电池放电至 1.0V时 ,其负极的电极电位降低为 -75 0mV(vs .HgO/Hg电极 ) ,而未循环的为 -85 4mV (vs .HgO/Hg电极 ) ;P C T实验结果表明 ,循环后电池中的合金电化学容量只有 12 9.4mAh/g ,而未循环的为 2 79.7mAh/g ,这两者说明电池循环后负极中的合金贮氢能力已大大下降。通过对循环前后电池正、负极活性物质的扫描电镜实验、粒度分布测试及X射线衍射实验等进行分析 ,证实电池经循环后失效的主要原因是因为负极活性物质的腐蚀、粉化和氧化。

MH-Ni动力电池散热能力影响因素分析

为了给金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)散热能力优化设计提供定量依据,以80AhMH-Ni动力电池为对象,建立MH-Ni电池热模型,分析表面对流传热系数、外壳导热系数和外壳厚度对MH-Ni电池散热能力的影响。研究表明,提高表面对流传热系数、外壳导热系数可以显著提高电池散热能力,但改变电池外壳厚度带来的影响如何要具体情况具体分析。

废旧MH-Ni电池金属材料的再利用

在过去的数十年 ,MH Ni电池成功地实现了产业化 ,如何处理废弃的电池以减少环境的污染及有效再利用其中的金属材料是目前面临的一大课题。综述了国外在这方面的研究情况 ,对比三种针对不同回收目标的电池回收技术 (火法冶金、湿法冶金和正负极材料分别处理 ) ,并探讨了一种可能的回收技术。同时介绍了国内外MH

MH-Ni蓄电池正负极阻抗分布的电化学研究

应用电流阶越法、线性电位扫描法及电化学交流阻抗法分析了MH-Ni蓄电池正负极的阻抗分布,考察了电极阻抗在放电过程中的变化,对比了正负极的各个阻抗参数,讨论了上述三种电化学方法在电极体系阻抗分析中的优点及缺陷。测试结果表明,在放电初期,负极的欧姆阻抗和电化学阻抗远大于正极,是电池欧姆阻抗的主要组成部分。随着放电程度的加深,负极的阻抗减小,正极的欧姆阻抗与电化学阻抗不断增大,最终接近或超过负极。正极的浓差极化远大于负极,且随放电深度的增大显著增加,是影响电池性能的主要因素。通过成品电极的阻抗分析为提高电池各项性能提供了有效途径。

MH-Ni电池的发展现状与展望

ＭＨ－Ｎｉ电池是近年来碱性蓄电池领域的研究热点，本文介绍了ＭＨ－Ｎｉ电池领域在贮氢材料、金属氢化物负极、镍正极以及电池性能水平等方面的研究进展和良好的发展前景。重点介绍了贮氢材料比容量的提高及循环寿命特性的改进、镍正极体积比容量的提高以及负极表面改性等方面的研究情况，并对ＭＨ－Ｎｉ电池的综合性能的提高如电池的容量、倍率放电特性。

电动车用MH-Ni蓄电池充放电性能研究

检测比较了80Ah方型MH-Ni蓄电池不同倍率的充放电性能,并给出了不同温度下1C充放电电压和温度特性曲线。分析得出:充电过程温度升高较快,须对温度进行检测和控制;以前将作为充电终点判据的温升速率确定为1.5～2.0℃·min-1,不适合80Ah方型电池,须重新确定充电截止温升速率;不同温度下,MH-Ni蓄电池1C充放电性能较好,显示MH-Ni蓄电池具有良好的大电流充放电能力,可在混合动力车上应用和推广。

MH-Ni电池循环衰退的电化学阻抗谱分析

采用电化学阻抗谱技术研究了ＭＨ－Ｎｉ电池早期循环衰退的主要原因。研究表明：ＭＨ－Ｎｉ电池早期循环衰退首先表现为电池的电压性能的降低，而后才是电池的电压性能和放电容量的迅速降低。电压性能的降低主要是由于隔膜逐渐变干造成电池溶液电阻Ｒｓ增加。

Rietveld法计算MH-Ni电池电极材料物相标准谱

用Rietveld分析法模拟计算MH Ni电池电极材料主要物相 [如 β Ni(OH) 2 ,γ NiOOH和LaNi5,La2 O3 与La(OH) 3等 ]标准X射线衍射谱 ,并根据多相体模型定量分析 (或称无标定量相分析法 )确定电极制备与充放电过程中少量第二相的含量。结果表明 :在峰形与峰宽参数选择合适以及无择优取向的条件下 ,模拟计算结果与参比强度法也即K值法[1]测算的结果相一致。该法的优点是可以给出全衍射谱的概念 。

MH-Ni电池记忆效应的研究

放电深度 (DOD)、放电速率、循环次数对MH Ni电池的记忆效应影响很大 .经过几次全充放循环可以消除记忆效应 .记忆效应的存在与Zn无关 .电池在低DOD循环过程中 ,其放电电位、放电容量一开始下降很快 ,然后逐渐趋于某一值 ,并且放电电流越小 ,相应的最高充电电压越低 .若放电电流增加 ,在随后的第一周充放电过程中最高充电电压迅速增加、放电容量显著小于稳定值 .最后探讨了导致记忆效应的原因 。

MH-Ni电池封口化成及其性能

在硼氢化钾碱性溶液中对金属氢化物（ＭＨ）电极的表面进行化学还原处理，提高了ＭＨ电极的放电容量、活化性能和电催化活性．用其为负极组装的ＡＡ型ＭＨ－Ｎｉ电池进行了封口化成，电池放电容量达到１１５０ｍＡｈ，５Ｃ下电池的放电容量达到０．２Ｃ下容量的８０％以上，电池在１Ｃ１００％ＤＯＤ（放电深度）充放电条件下。

高功率80Ah MH-Ni电池设计与性能

高功率80 Ah MH-Ni蓄电池是根据混合动力大巴车用电源的特殊要求而设计的。采用薄型烧结正极、薄型负极、电阻焊极耳连接方式、内螺纹极柱设计满足了高输出功率和高速率充电的要求。电池性能测试结果表明该电池具有较低的内阻(0.38～0.41 m赘)、较高的功率输出能力(12.5 C脉冲放电,峰值功率可达943 W)和较高的充电接受能力(在SOC 20%～80%之间,其5 C充电库仑效率大于90%;1 C充电至额定容量的120%时,电池内压小于0.5 MPa),该电池具有良好的低温性能,-18 ℃温度下1 C放电可放出额定容量的80%以上。