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鎳氫電池正極和負極材料特性

鎳氫電池中的“金屬”部分實際上是金屬氫化物。用在鎳氫電池的制造上,它們主要分為兩大類。最常見的是AB5一類,A是稀土元素的混合物(或者)再加上鈦(Ti);B則是鎳(Ni)、鉆(Co)、錳(Mn),(或者)還有鋁(Al)。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由AB2構成,這里的A則是鈦(Ti)或者釩(V),B則是錯(Zr)或鎳(Ni),再加上一些鉻(Cr)、鉆(Co)、鐵(Fe)和(或)錳(Mn)。所有這些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金屬氫化物。電池充電時,氫氧化鉀(KOH)電解液中的氫離子(H+)會被釋放出來,由這些化合物將它吸收,避免形成氫氣(H2),以保持電池內部的壓力和體積。當電池放電時,這些氫離子便會經由相反的過程而回到原來的地方。

鎳氫電池

鎳氫電池正極基體:發泡鎳(約1.6–1.7mm厚),或沖孔鍍鎳鋼帶(0.06–0.08mm厚)

正極集流體:鎳帶(約0.1mm厚)

鎳氫電池負極基體:銅網、鋼網(約0.22~0.32mm厚)

負極物質:MH+HPMC+SBR鋼帶(約0.04~0.08mm厚)

從狹義上講,儲氫材料是一種能與氫反應生成金屬氫化物的物質;但是它與一般金屬氫化物有明顯的差異。即儲氫材料必須具備高度的反應可逆性,而且,此可逆循環的次數必須足夠多,循環次數超過5000次。

實際上,它必須是能夠在適當的溫度、壓力下大量可逆的吸收和釋放氫的材料。

目前,用于鎳氫電池負極儲氫材料的主要是金屬(或合金)儲氫材料,氫幾乎可以同周期表中的各種元素反應,生成各種氫化物或氫化合物。但并不是所有金屬氫化物都能做儲氫材料,只有那些能在溫和條件下大量可逆的吸收和釋放氫的金屬或合金氫化物才能做儲氫材料用。儲氫合金材料在鎳氫電池中有著重要地位,因此研究儲氫材料對提高鎳氫電池性能有著舉足輕重的作用。

對于理想的金屬儲氫材料應具備以下條件:

(1)合金貯氫容量高,不小于1wt%;

(2)吸放氫電催化活性好,

(3)在氫的陽極氧化電位范圍內應具有較強的抗氧化能力;

(4)在強堿性電解質溶液中,化學性質相對穩定;

(5)反復充放電過程中,合金不易粉化;

(6)充放電效率高;

(7)循環使用壽命長;

(8)具有良好的電和熱的傳導性;

(9)原材料成本低廉。

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