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电动车用动力型氢镍电池性能研究

荣强  
【摘要】:MH-Ni 电池具有高比容量、高比功率和清洁无污染等优点,是未来几年内最 有可能成为可实用电动车及混合型电动车能源的绿色电池。目前,小型单体 MH-Ni 电池的应用及生产技术已经十分成熟,但是动力型 MH-Ni 电池组的应用还 存在着耐过放能力差、大电流放电能力差、以及内压高等一些亟待解决的问题。 本课题采用在负极中机械掺杂不同类型的添加剂的方法,对解决上述问题进行了 尝试。 在负极中添加钴及钴的氧化物制成负极,采用经典的三电极体系进行了充放 电测试、极化曲线测试、循环伏安测试。实验结果表明:负极中添加 Co、CoO 后,放电过程中由于发生了 Co 的氧化反应,在-772 mV(VS. Hg/HgO)增加了一 个放电平台,使电池组装成电池组后,电池组耐过放能力有了较大的提高;与此 同时,Co 加入负极后提高了负极的电催化活性,从而使负极的放电比容量从未 加 Co 的 274.5mAh/g 提高到加入 Co 后的 307.2mAh/g,而加入 CoO 却不能提高负 极的电催化活性,加入 CoO 的负极的放电容量为 275mAh/g;负极中添加 Co 可以 提高负极的大电流放电能力,而加入 CoO 却不能提高负极的大电流放电能力;通 过极化曲线研究,测得未加添加剂的负极的交换电流密度为 77mA/g,添加 Co 的 负极的交换电流密度为 321 mA/g ,添加 CoO 的负极的 81mA/g,说明添加 Co 后 电极的反应活性有较大的提高,而添加 CoO 后电极的反应活性提高的很小;循环 伏安测试表明负极充电反应主要发生在-1.0V(VS. Hg/HgO),放电反应主要发生 在-0.87V(VS. Hg/HgO);通过研究不同 Co 添加量对电极性能的影响,综合考虑 钴粉添加量对合金粉放电容量及钴粉比容量的影响,在 MH 电极中钴粉的添加量 最好控制在 10%左右。 采用溶胶-凝胶法制得钙钛矿型氧气还原催化剂,并在负极中添加自制的钙 钛矿型催化剂制成电极装配成电池,采用三电极体系对电极进行了极化曲线测 试,同时进行了电池充电过程中的内压测试及温度测试。实验结果表明:催化剂 制备过程掺杂适量的 Co 可以增大催化剂的比表面积,但当掺杂比例增大到一定 程度后,随着掺杂比例的增大,催化剂的比表面积逐渐减小;掺杂 Co 的催化剂 LaNi1-yCoyO3(y=0~1.0),其电化学性能随着 Co 掺杂比例的增大而先提高后降 低,在负极中添加钙钛矿型还原催化剂(Co2#)制成的电池,在充电过程中内压 有所降低,当电池充电 DOC 达到 100%后,添加催化剂的电池的内压与未加催化 剂的电池内压差别增大;负极中添加钙钛矿型还原催化剂(Co2#)制成的电池, 在充电过程中由于极化热效应较低,电池温度上升较慢;负极中添加钙钛矿型还 原催化剂(Co2#)制成的电池,可以提高负极的抗腐蚀能力,增加电池的循环寿 WP=6 命;同时,负极中添加钙钛矿型还原催化剂对电池的放电特性和放电容量及电池 的大电流放电能力几乎没有影响。


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