对MH/Ni电池的性能要求也随着其应用领域的扩大而提高,如提高电池循环寿命,充放电性能,能量密度,降低成本等等。目前,MH/Ni电池已发展到一个新的阶段,在电动车电池等行业处处都是镁镍电池的使用,各国都已加大对其的研究力度。我国要想在镍氢电池领域取得重大的成果,走在世界前列,就需要重视对储氢合金的研究,开发高性能合金电极推动各行各业发展。
1。3。2 MH/Ni电池的工作原理
MH-Ni电池是一种新型电池,它以氢氧化镍为正极,用储氢合金为负极,在6mol/L的KOH溶液的电解液中能够循环工作的二次电池。电池的充放电的反应式是:
氢氧化镍的正极反应:Ni(OH)2+OH-NiOOH+H2O+e-
储氢材料的负极反应:M+xH2O+xe- MHx+xOH-
镁镍电池总反应:M+xNi(OH)2 MHx+xNiOOH
镁镍储氢电池的工作原理看图1-1
图1-1 MH-Ni储氢电池充放电反应原理示意图
式中M代表储氢合金;MH代表相应的氢化物。
经上面的反应可以看出在镍氢电池放电正极和负极的部分充放电的电化学反应过程中发生在两个固相改变机构,整个反应过程中不发生任何中间态的可溶性金属离子,没有其他任何成分的消耗与生成。因此,镁镍储氢电池在制作时候可以完全封闭。镁镍电池的充放电过程可以看作只是氢原子从一个电极移向另一个电极的往复过程。充电时,氢化物电极作为阳极贮存水电解出氢。放电时,金属氢化物作为阳极放出氢并氧化成水。MH/Ni电池采用负极容量过剩的配置方式,由于负极容量高于正极,在过冲时,正极析出氧在氢化物电极上被还原成水(消氧反应)。过放时,在正极上析出的氢被氢化物电极合金吸收(消氢反应),故MH/Ni电池具有良好的过充放电能力。
电池在充电时,正负极反应式是为:
电池正极:2H2O+2e-→H2+2OH-
电池负极:H2+2OH-→2H2O+2e-
电池总反应:xH2+2M→2MHx
当电池放电时,正负极反应式为:
电池正极:2H2O+2e-→H2+2OH-
电池负极:H2+2OH-→2H2O+2e-
电池总反应:xH2+2M→2MHx
1。4 本课题的研究意义和内容
稀土资源在我国是非常丰富的,稀土资源对储氢合金的研究与发展是相当重要的,我们要充分利用这一优势,加快对储氢合金的研究与发展,率先掌握先进的储氢合金技术,让资源优势变成经济优势,储氢合金在未来的发展前景不容小觑。
直至现今,各国对储氢合金的研究与开发的脚步从未停止过。开发中的La-Mg-Ni储氢合金,该合金相比于其他储氢合金,它拥有更高的储氢容量,不止如此,它还有更好的循环稳定性,耐腐蚀,它工作的环境也不受电解质的约束,因为它的综合电极性能比较好。这种储氢合金已经成为国内外科学研究者研究的一个重要课题。在这研究领域,美国和日本等发达国家因为提前研究,所以他们已经成功的把La-Mg-Ni储氢合金应用到镍氢电池中,并且还研发出一些新技术,成功制备了高容量的电池。我国对于这项技术的研究仍处于实验阶段,因为某些技术因素的限制,还没应用到市场中。La-Mg-Ni储氢合金应用到镍氢电池这项技术的研发之路也极其漫长,由于该合金的循环稳定性差,如果直接应用到电池中,这样电池寿命就很短。为了解决这个问题,科学家们在实验室进行了多项研究。最终,采用了对合金退火处理提高La–Mg–Ni系合金储氢性能。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-
本文以应用前景较好的A5B19型La-Mg-Ni系储氢合金作为研究对象,采用Mg和Co元素部分取代合金AB两侧元素La和Ni,通过成分设计得到La0。85Mg0。15Ni2。75Co1。05储氢合金,在目前研究中它具有很好地发展前景,本课题对其进行退火处理,分析退火后的组织结构以及对电化学性能的影响,同时在不同的退火时间下对其组织结构和综合性能进行测试,并分析结果。