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1、目录摘要2第一章、MH—NI电池的发展31.1MH—NI电池的性能及其优越性31.2MH—NI电池的发展历史3第二章、MH—Ni电池特性42．1MH—Ni电池的原理42．2MH—Ni电池的性能52．2．1贮氢合金的吸放氢机理.52．2．2MH—Ni电池的电化学容量.52．2．3MH—Ni电池的自放电.52．2．4MH—Ni电池的循环稳定性.62．3三种典型二次电池性能的比较6第三章、目前存在的问题9第四章、发展与展望10参考文献11致谢13摘要综述了MH—Ni电池的原理、性能等特征；且通过与Cd—Ni电池和锂离子电池性能相比，进一步阐述MH—Ni电池的
2、特点和存在的问题，从而使得开发低Co或无Co贮氢合金成为必要。并从MH-Ni电池原理、材料特性与电池性能的关系角度综述电极材料的研究进展”通过与Cd-Ni电池和锂离子电池比较,阐述MH-Ni电池特点和存在的问题,并展望MH-Ni电池的发展趋势”。关键词金属材料MH-Ni电池综述贮氢合金Cd-Ni电池锂离子电池前言近年来,城市汽车大量增加,极大地改变了人们的生活,但人们在享受汽车文明的同时,也必须面对汽车带来的负面影响:环境污染和过度使用能源.汽车尾气排放引起大气污染、酸雨、日照减少、农作物减产、天气变暖、温室效应等不良后果,而且可开采利用的石油资源愈来
3、愈少”第三次中东战争(1967年6月-1970年8月)以后,石油输出国对西方国家实行石油禁运,迫使发达国家寻找新的能源,发展新的交通工具,从而带动了电动汽车及其电池的发展”特别是近十几年来,由于个人电脑、移动电话、电动工具等便携式电子产品的飞速发展,促使与之配套的小型二次电池向小型化、高容量、快充电方向快速发展”MH-Ni电池和锂离子电池的开发成功,给小型二次电池的发展注入了活力,使其呈现一派勃勃生机,其中MH-Ni电池的发展显得更为重要和具有现实应用性。第一章MH—NI电池的发展1.1MH—NI电池的性能及其优越性MH-NI电池的性能主要取决于其负极
4、材料贮氢合金的性能,故MH-Ni电池的发展主要就是贮氢合金的研制”贮氢合金是一种能在晶体的空隙中大量贮存氢原子的合金材料”这种合金具有可逆吸放氢的性质,可贮存相当于合金自身体积上千倍的氢气,吸氢密度超过液态氢和固态氢,既轻便又安全,显示出无比的优越性”当然,并不是所有的合金都能很好地贮存氢气,具有实用价值的贮氢合金必须具备一些基本性能,如贮氢量大、容易活化、离解压力适中、在室温下吸放氢反应速度快、成本低、寿命长”的电池材料。1.2MH—NI电池的发展历史第一个具有应用前景的贮氢合金LaNi5是荷兰菲利浦公司的Zijlstra等人在1969年发现的”随后
5、,1974年美国人发表了TiFe合金贮氢的报告,从此贮氢合金的研究和利用得到了较大发展”上世纪70年代初,Justi和Ewe首次发现贮氢材料能够用电化学方法可逆地吸放氢,紧接着就开始了MH-Ni电池的研究”1984年,荷兰飞利浦公司研究解决了贮氢材料LaNi5在充放电过程中容量衰减的问题,使MH-Ni电池的研究进入实用化阶段[1,12-14]”截至目前,已经开发了稀土系、钛系、锆系、镁系等四大系列贮氢合金”其中尤以稀土系贮氢合金具有优异的特性,并且在其他各类合金中,也常常在不同程度上添加稀土元素以改善其贮氢性能”根据国内资源情况,我国也多集中于稀土系贮
6、氢合金材料的研制上,并形成了一定的生产能力”稀土系AB5型贮氢电极合金以LaNi5、MmNi5、MLNi5等为代表的稀土系贮氢合金,最大贮氢密度(14%质量)并不高,但其表面的稀土氧化物和表面下层的氧化物/Ni界面即使在室温下也具有将氢分子离解的初期活化特性,故电化学循环寿命性能非常优越。第二章MH—Ni电池特性2．1MH—Ni电池的原理MH-Ni电池具有与Cd-Ni电池同样的正极,负极为贮氢合金,正负极之间用隔膜隔开,而电解质溶液是由KOH和LiOH所组成,电池充放电时的反应为式(1)~式(3)正极Ni(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e(1)
7、负极M+xH2O+e=MHx+xOH-(2)总反应xNi(OH)2+M=MHx+xNiOOH(3)在上述电极反应中,充放电过程可看作只是氢原子从一个电极转移到另一电极的反复过程”充电时,氢化物电极作为阴极贮存水电解出氢”放电时,金属氢化物作为阳极放出氢并氧化成水”镍-氢化物(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,在过充时,正极析出的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[2,7,17]MH-Ni电池过放电时,正极上HO被还原产生H
8、,H在负极复合,如式(4)~式(6)所示”正极(NiOOH)2H2O+2e=H2+2OH-(4
