[01153050]提高金属氢化物—镍电池储存性能的研究

主要技术说明： 本项目一方面系统考察储存前后的电池性能,明确其性能衰减的主要规律和机理,另一方面则研究提高其储存性能的具体措施。主要的研究工作和结论如下： 首先,由于GB/T15100-2003中关于MH/Ni电池储存性能的测试需要在常温下进行12个月,耗时较长,不利于研究的进行,本项目采用60℃短路储存的加速方法,其结果与国标的测试方法具有可比性。研究结果表明,在两种条件下分别储存后,电池容量均出现20﹪左右的不可逆衰减。储存后电池容量的不可逆衰减是由正极放电容量的减少造成的;储存后电池充电曲线的变化主要是由正极电位的改变决定的,而负极的充电曲线基本上没有变化;储存后电池放电曲线上1.2V以下容量的消失是由正极引起的。 进一步的研究表明,正极性能的衰减与钴添加剂的引入方式有关。正极中机械混合加入的CoO能够被电化学氧化为β-CoOOH导电网络,大大提高正极活性物质的利用率,但其在低电位下是不稳定的,还原氧化的可逆性很差,储存后其转变为非活性的CoO（OH）,从而导致正极性能的不可逆衰减。而以共沉淀方式引入Ni（OH）2晶格中的钴添加剂能够增加晶体的缺陷,从而改善正极性能但效果明显不如混合加入的CoO,同时储存后前者结构保持稳定,不会导致电池性能的衰减。 根据上述主要规律及机理,本项目从提高正极导电网络的稳定性着手采取措施提高MH/Ni电池的储存性能。研究结果表明,采用化学氧化法在Ni（OH）2颗粒表面包覆CoOOH导电网络后,由于化学氧化法制备的CoOOH还原氧化的可逆性明显优于电化学氧化法制备的CoOOH,储存后前者的结构能够保持稳定,相应电池容量保持率由81.4﹪提高到97.7﹪。 应用前景： MH/Ni电池出口时一般采用挂盒吸塑包装的海运方式,集装箱内的温度最高可达50～60℃。在这种情况下,原先荷电30﹪出厂的电池往往1个月即出现容量不可逆降低20﹪左右、充电电压升高等一系列储存性能下降的问题。此前往往采用将电池丢弃的方法,造成巨大的浪费并削弱我国MH/Ni电池的出口竞争能力。若采用本项目研究的表面包覆CoOOH的球形氢氧化镍,则可完全避免上述情况的发生。 以前也曾有厂家采用电池充足电后出厂的方法以减缓上述不利的症状,但电池完全充电态出厂可能会发生因个别电池在运输中短路引起整箱电池起火的事故。我国已发生多起由此引起的火灾,故只能部分充电态出厂。而采用本项目的研究成果,电池无需充电态出厂,可大大提高其运输过程中的安全性,也可节约电池库存期间的充电成本。 过去厂家为了补偿因储存引起的电池容量衰减,采用电池容量过量设计的方法,使电池的实际容量达到标称容量的110﹪或更高,但这并没有从根本上解决问题,而且电池需要多用原材料、增加电池成本并降低比特性。 采用本项目的研究结果,无需电池过量设计,可降低电池的生产成本。