MH/Ni电池高倍率充放电性能的研究

摘要

在电动工具市场,高倍率柱状电池需求量巨大,随着2006年春季之后欧盟对Cd/Ni电池禁令的出台,高倍率Cd/Ni电池的替代品--高倍率镍氢电池的市场前景非常可观.另外,随着现代社会生活的节奏的加快,人们对电池的使用性能提出了更高的要求,由此,快速充电型镍氢电池应运而生.通常地,快速充电型电池具有如下特征:在短时间内(如15分钟或半个小时)以相应倍率的大电流被快速充电后,其放电容量接近或达到额定值.本文主要通过对不同因素对MH/Ni电池的高功率充、放电性能影响,对这些影响因素及相关工艺路线进行了研究: 通过对正极添加CoO、Ni粉以及Na<,2>WO<,4>的SC3000型MH/Ni的测试分析,研究了他们对MH/Ni电池内阻特性、大电流放电性能等方面的影响,得到了适合大电流放电的正极配方.大电流放电实验以及CV曲线测试表明,在正极添加Na<,2>WO<,4>能有效提高MH/Ni电池大电流放电性能和放电平台. 通过测试与计算厚度、面密度、吸碱量、吸碱速率、表观密度、隔膜孔隙度及表面SEM形貌特征,对六种镍氢电池隔膜(三种氟化隔膜和三种磺化隔膜)的物理性能进行了综合对比,分析了由这六种隔膜制成的相同正、负极的SC3000镍氢电池15A、20A及30A的放电性能；同时结合电池的循环寿命与荷电保持率,筛选出最适于镍氢电池大电流放电的磺化隔膜FV3.对电池大电流放电时隔膜所应具备的特性也进行了概括总结,提出了一种评价隔膜特性对镍氢电池大电流放电性能的影响的新方法. 通过采用掺杂正极添加剂的覆钴亚镍、磺化隔膜、KOH+NaOH+LiOH三元电解液,本文成功制备出一种新型快充AA2000型镍氢电池,其4C(8A)充电效率达到85﹪且无漏液、鼓底现象.同时,本文也对正极添加剂、正极活性物质、隔膜类型和电解液组成等对MH/Ni电池快速充电性能的影响进行了研究分析. 通过对一些工艺方面如正极干湿法对比、不同面密度发泡镍、以及负极浸胶等的研究,讨论了他们对MH/Ni蓄电池高倍率放电性能、循环性能等性能的影响,通过对比,发现,使用正极采用湿法工艺、大面密度发泡镍、负极采用FTPE浸胶等工艺MH/Ni蓄电池的高倍率放电综合性能较优.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1化学电源的发展

1.2镍氢电池特点及工作原理

1.2.1镍氢电池特点

1.2.2镍氢电池工作原理

1.2.3镍氢电池的现状及发展方向

第二章文献综述

2.1 MH/Ni电池研究现状

2.1.1正极活性物质Ni(OH)2的研究概况

2.1.2添加剂对镍电极性能的影响

2.1.3镍氢电池负极贮氢材料的研究发展

2.1.4粘合剂对贮氢电极和镍氢电池性能的影响

2.1.5隔膜的选择及影响.

2.1.6电解液的影响

2.2本论文的研究背景及主要研究内容

第三章实验研究内容与方法

3.1实验药品及相关材料

3.2实验所用工具及仪器

3.3 MH/Ni电池设计及制备

3.3.1电池设计过程

3.3.2 MH/Ni电池的制备

3.4电池性能测试

3.4.1快速充电性能测试

3.4.2高倍率放电性能测试

3.4.3内阻测试

3.4.4荷电保持率测试

3.4.5循环寿命测试

3.4.6平台电压测试

3.5隔膜性能测试

3.5.1隔膜厚度测试

3.5.2隔膜面密度测试

3.5.3隔膜吸液量和吸液速率测试

3.6扫描电子显微镜(SEM)测试

3.7循环伏安曲线(CV)测试

第四章高功率型MH/Ni电池的研制及其性能测试

4.1引言

4.2 正极添加剂对MH/Ni电池性能的影响

4.2.1不同正极配方对电池性能的影响

4.2.2不同镍粉对电池性能的影响

4.2.3正极添加Na2WO4对电池性能的影响

4.3不同隔膜性能分析及其对电池性能的影响及分析

4.3.1物理性能分析

4.3.2不同隔膜对电池大电流放电性能的影响

4.3.3循环寿命影响

4.3.4荷电保持率影响

4.4 工艺对比

4.4.1 正极制备工艺对电池性能的影响

4.4.2不同面密度发泡镍对电池性能的影响

4.4.3负极浸胶工艺对电池性能的影响

4.5本章小结

第五章MH/Ni电池快速充电性能的研究

5.1正极添加剂对MH/Ni电池快速充电性能的影响

5.1.1实验及测试

5.1.2实验结果与数据处理

5.2 正极活性物质对MH/Ni快充性能的影响

5.2.1实验及测试

5.2.2实验结果与数据分析

5.3不同隔膜对电池性能的影响

5.3.1实验及测试

5.3.2实验结果与数据分析

5.4不同电解液对电池性能的影响

5.4.1实验及测试

5.4.2试验结果与数据分析

5.5本章小结：

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢