响镍氢电池性能几个因素.docVIP

影响镍氢电池性能的几个因素 　郑宙军 长盛电池（苏州）有限公司，苏州215436影响镍氢电池性能的因素有很多，包括正/负极板的基材，贮氢合金的种类，活性物质的颗粒度，添加剂的类别和数量，以及制作工艺、电解液、隔膜、化成工艺等许多方面。　下面就添加剂（Co）、电解液、隔膜以及化成工艺等对电池性能的影响这几方面进行一下简要的探讨。　一　正极添加CoO对电极性能的影响　将钴添加到Ni(OH)2电极中，主要是以形成高导电性之CoOOH，在活化阶段充电过程中，被氧化成 CoOOH，从而提高极片的导电性，由于此反应不可逆，因此添加Co对电极的容量并无贡献。在Ni(OH)2电极中添加钴能增加其质子导电性和电子导电性，从而提高正极活性物质的利用率，改善充放电性能和增大析氧过电位，从而降低充电电压提高充电效率。但是过量的钴添加不但导致电池成本增加，还将降低放电电位。　研究表明，在氢氧化镍电极中添加10％Co(OH)2可降低活性物质的扩散电阻和增加电极放电深度（DOD）。有资料显示：钴粉含量对发泡镍电极比容量的影响如下：钴含量对Ni(OH)2电极质量比容量影响（单位：mAh/g）Co含量; 质量比容量 0％ 247 1.5% 261 3.5% 283 5% 289 7% 295 钴含量对Ni(OH)2电极体积比容量影响(单位：mAh/ml)Co含量体积比容量0％4801.5%4933.5%5355%5267%523　不同钴添加剂对容电量的影响：活　性　降　低S-CoO CoO Co(OH)2 Co3O4 表面部分氧化的CoO显示出最好的活性，表面未经预氧化的CoO(即S－CoO)亦有相当活性，但由于其在空气中不稳定，与氧气接触深度氧化而使活性降低。不同氧化度的影响：活性下降　　　　　活性下降1％　10％　20％　　　30％　　40％随着表面氧化度的加深，CoO的活性逐渐降低，但在20％以前，下降并不明显，氧化度超过20％，则活性急剧下降。这是由于表面高价态的Co3O4太多而影响到CoO在化成时的转变。添加量对正极利用率的影响：添加极少量的（2Wt%）表面未经预氧化的CoO即可获得较高的正极活性物质利用率，在5Wt%-10Wt%范围内可获得最佳的效果。在加入量高于10Wt%后，电池容量反而有所下降，这是由于添加量太高，减少了活性物质的填充量，则电池容量不可能提高，而且亦加大正极制作成本。钴加入量对电池大电流放电性能的影响：钴的加入对改善电池大电流放电性能具有很好的效果，加入量越多，大电流放电性能越好，但加入量过多，成本亦升高越多，且电池容量下降，合适的比例为5Wt%-10Wt%。钴在电活化期间（第一次充电），由于Co(OH)2的氧化电位比Ni(OH)2的氧化电位低，这导致在Ni (OH)2转化为NiOOH之前便形成稳定的CoOOH，既大大降低了颗粒之间的接触电阻，也大大提高了颗粒与基体的导电性。如果放电结束后电压不明显低于1.0V，则CoOOH不再参与电池后续反应，这样负极就获得了对应于提供的这一总电荷的预先充电。如果随后放电使正极的可用容量已耗尽，但由于预先充电的缘故，负极仍然有放电储备，它在一定程度上可以避免电池充电末期负极大量析氢，并保证氢气复合效率。钴添加剂具有以上一些优点，但是其也有不利之外诸如造成微短路及自放电升高，其中原因有些人士认为：正极中钴化合物溶解在浓碱中形成钴络合物，它迁移到隔膜后，将隔膜分子氧化，本身被还原成钴并沉积在隔膜上，同时钴络合物还透过隔膜到达负极片，当负极充电时还原成钴并沉积下来。沉积在隔膜上的钴积累到一定数量后就可以透过隔膜形成很细的“钴桥”，发生电子导电，最初造成微短路，以后发展成完全短路，从而使电池失效，沉积在负极上的钴即使未生成“钴桥”，也可能由于负极表面呈尖端长大的钴在充放电时发生尖端放电而导致微短路。负极中Mn的溶出也可导致微短路，而且锰的溶出会加速钴溶出和合金氧化。这种微短路也正是电池自放电的一个重要原因。电池注液后快速封口及封口后立即充一部分电可减少微短路发生的可能性，即先行将钴转化为CoOOH。 二　电解液对电池性能的影响电解液作为电池的重要组成部分，它的组成、浓度、数量的多少以及杂质的种类和数量都将对电池的性能产生至关重要的影响。它直接影响电池的容电量、内阻、循环寿命、内压等性能。通过对比发现，电解液一般采用大约6mol/l的KOH溶液（也有以一定NaOH代替KOH的），当然电解液中也有加入少量其他成分如LiOH等的，但对一些杂质诸如碳酸盐、氯化物、硫化物等均要求较高。电池的正、负