庞柳萍 张建海 段秋生 刘国忠
中辽三普电池(沈阳)有限公司 辽宁110015
前言
由于MH/Ni电池具有高比能量，快充快放以及无公害等特点，因而成为各国电池界研究和开发的热点，然而电池在实际应用中存在两个问题：一是随着充放电循环次数的增加，电池的放电容量衰减较快；另外当电池以1C过充电时，电池的内压较高，随着对MH/Ni电池以及储氢合金负极研究的深入，人们分析出产生电池内压的原因不仅在于正极析氧而且在于负极析氢［1］，因而MH/Ni电池的内压高于Cd/Ni电池。据报道［2］，碳黑能加速气体的复合反应。为了降低电池内压提高负极的活性，我们分别采用石墨、活性碳、普通碳黑、乙炔黑、导电碳黑作为负极添加剂，通过制成储氢合金负极和AA型MH/Ni电池进行研究。
1 研制过程
1.1 制备MI(NiCoMnAl)5储氢合金粉
按一定比例混合MI、镍、钴、锰、铝，然后在氩气保护下，将该混合物放入高频熔解炉中熔融，并将该合金锭在氩气保护下热处理，处理后的合金锭粉碎成粒径45～55μm的合金粉。
1.2 制备储氢合金负极和MH/Ni电池
将上述储氢合金粉与粘合剂如PTFE和CMC以及下列任一种添加剂如石墨、活性碳、普通碳黑、乙炔黑、导电碳黑以及水和成膏状物，用开孔率60%的穿孔钢带作导电骨架，用上述浆料涂在两面，然后烘干、轧膜、裁成尺寸112mm×40mm的负极板。
上述方法制备的负极板与尺寸为78mm×40mm的烧结正极板用聚丙烯隔膜隔离经卷绕放入AA型电池壳内，然后注入密度为1.30g/cm3(含LiOH.H2O 15g/L)的KOH电解液，最后将电池封口。上述AA型电池的正负极容量比为1∶1.6。电池经化成后，分别用自制的测电池内压设备和美国MACCOR电池测试仪进行内压和寿命测试。
1.3 半电池的测量
将用上述方法制成的1片负极装入袋状聚丙烯隔膜内，两片烧结正极板放在负极板两侧，然后再用两片带孔PVC塑料板分别放在负极板两侧，将之夹紧。每片烧结正极板的面积和容量应大于负极板。将该极组放入一塑料盒内，倒入密度为1.30g/cm3(LiOH.H2O 15g/L)的氢氧化钾电解液，这样制备成富液的由负极板限容的电池，其中用Hg/HgO做参比电极。
该电池用0.2C充电8h，再用0.2C放电到－0.74V(vs.Hg/HgO)，循环3～5次，取最后一次放电容量为该半电池的容量。
2 试验结果
2.1 电池的内压和循环寿命
上述实验结果见图1和表1，我们发现负极添加剂的种类直接影响电池的内压和循环寿命，使用乙炔黑作为负极添加剂，在充电末期，内压低于0.75MPa，且AA型电池循环寿命能达到500次。
表1 负极添加剂对电池寿命的影响 次
添加剂
循环寿命
添加剂
循环寿命
石墨
230
活性碳
315
乙炔黑
510
普通碳黑
302
导电碳黑
380
无添加剂
106
图1 不同负极添加剂对电池内压的影响(1C充电)
2.2 半电池放电容量
半电池的放电容量见表2。从测试结果我们发现添加石墨、乙炔黑和导电碳黑能增加负极板的放电容量，但用石墨做为负极添加剂，电池循环寿命较差，电池内压较高。
表2 负极添加剂对MH电极放电容量的影响 mAh/g
添加剂
放电容量
添加剂
放电容量
石墨
284
活性碳
275
乙炔黑
283
普通碳黑
274
导电碳黑
280
无添加剂
273
3 结论
采用乙炔黑作为负极添加剂能提高电池的性能，特别是在电池的循环寿命、内压和负极放电容量这3方面。原因是乙炔黑具有较好的导电性和三维链状结构［3］，因而能增进贮氢合金粉之间及其与导电骨架之间的接触，并能提高负极的表面积。
参考文献
1，王玉国，何宗虞.电池，1997，27(5)：225
2，EP0419，220A
3，(法)道奈J B，沃埃特 A著.碳黑.王梦蚊，李显堂译.北京：化学工业出版社，1982
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