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銀類添加劑對降低MH/Ni電池內(nèi)壓的研究

作者: 時間:2011-03-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:了含銀性能的影響。實驗表明,在貯氫電極中添加3%的銀,電極容量略為增加,但明顯了模擬氣體的析出量。因而在貯氫電極中添加銀類氧化還原催化劑是一種有效內(nèi)壓的方法。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179481.htm

關(guān)鍵詞:內(nèi)壓;貯氫電極;;銀


1引言

在氫鎳電池活化初期及大倍率過充電時因負極放氫,正極放氧造成內(nèi)壓急劇升高。內(nèi)壓升高極易造成電池漏液爬堿,從而影響成品率的提高。另外,內(nèi)壓過高會引起安全閥開啟,電解液中的水電解生成的氫和氧由此逸出,致使電解液逐漸干涸,導致電池容量下降,循環(huán)壽命迅速變短[1]。目前已有者通過理論計算與實測值相比較,確定了內(nèi)壓升高的主要原因在于充電時正極的析氧,以及氧在負極的還原速度小于氧在正極的生成速度,而不是由于負極上氫氣的逸出[2]。因此可通過對氧氣生成的控制和采取有效的消氧措施來電池內(nèi)壓。

鑒于降低析氧速度受電池本身特性的限制,本文主要從消氧措施入手,采取向貯氫電極中添加某種催化劑的方法,提高氧氣在負極的還原速度,從而達到降低電池內(nèi)壓的目的。目前國內(nèi)較多的是采用金屬Pd(鈀)或含Pd體系作為氧氣還原的催化劑,且已證明Pd的加入對降低氫鎳電池的內(nèi)壓有較好的效果[3]。而另外一種常見的對氧也有較好還原作用的催化劑是Ag(銀)。相對Pd來說,Ag價格較為便宜,有利于生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用,因此本文通過制備Ag和含Ag復合催化劑體系,并把它們添加到貯氫電極中考查其對電池內(nèi)壓的影響。

2實驗部分

2.1催化劑的制備

1)銀添加劑稱取一定量的AgNO3,用水溶解,在攪拌的條件下,加入甲醛和氫氧化鉀的混合溶液,反應(yīng)完全后,經(jīng)過濾、洗滌、真空干燥,得活性銀。

2)復合銀添加劑在硝酸銀溶液中添加一定量的硝酸鎳或硝酸鉍,其余制備方法同銀添加劑,得銀鎳或銀鉍等復合添加劑。 2.2貯氫電極及模擬電池的制備

將上述制得的添加劑作為貯氫電極原料的一部分加入,采用文獻[4]中的方法制備貯氫電極。制得的


圖1活性銀添加量對貯氫電極容量的影響


圖2活性銀添加量對模擬電池氣體析出量的影響


貯氫電極和自制氧化鎳電極配對構(gòu)成模擬電池。隔膜材料為維尼龍,電解液為6mol·dm-3KOH和15g·dm-3LiOH的混合溶液。

2.3貯氫電極放電比容量及放電曲線的測定

上述所得的模擬電池經(jīng)3~4次的充放電活化后,組裝成三電極系統(tǒng)進行測試,參比電極為自制的HgO/Hg電極。然后以0.4C(100mA/g合金粉)電流充放電,放電終止電壓為-0.7V(vs.HgO/Hg),反復充放3次,以放電時間最長一次,來計算貯氫電極0.4C充放電時電極的比容量。1C(250mA/g合金粉)充放電的電極容量測試方法相同。上述電極比容量測試恒溫在25℃。

2.4氣體析出量及氧氣含量的測定

實驗時,模擬電池中電極的配置類似于實際電池,負極容量過量配置。電池析出的氣體采用排水集氣法收集。以0.4C和1C倍率充電至正極容量的130%時,讀取氣體析出量,再換算成25℃時的體積。

析出氣體中的氧氣含量用堿性焦沒食子酸溶液吸收法測定。實驗是在氮氣的保護下,把由集氣法收集到的氣體移至堿性焦沒食子酸溶液吸收12h,由量氣筒刻度讀出氣體吸收量,并換算成25℃時氣體的體積,即為氧氣含量。

3結(jié)果與討論

3.1活性銀添加量對電極性能和析氣量的影響

通過改變活性銀在貯氫電極中的加入量,考查活性銀對貯氫電極放電容量和電池充電時氣體析出量的影響,結(jié)果如圖1和圖2所示。

從圖1中可知,在0.4C和1C兩種充放電制度下,貯氫電極的放電容量都隨著活性銀的加入量的增加而略有增加,但不顯著。1C充放電相對于0.4C充放電時電極容量隨活性銀量的增加而增長得稍快一些??赡艿脑蚴牵夯钚糟y的導電率較高,加入貯氫電極后可起導電劑的作用,從而使貯氫電極的導電能力增強、內(nèi)阻降低,另外活性銀的加入改善了電極的氧化還原反應(yīng)性能,因此使電極容量有所增加。當電極內(nèi)阻降低時,大電流充放電耗在電極內(nèi)阻上的電壓降相對減少,因此大電流充放電情況下放電容量會增長稍快一些。

圖2給出模擬電池充電(過充30%)時的氣體析出量與銀添加量的關(guān)系。從圖2中可知,隨著貯氫電極中活性銀量的增加,模似電池的氣體析出量逐漸降低?;钚糟y的添加量低于3%時,氣體析出量降低非常明顯,但超過3%之后降低不明顯。

綜合電極容量增加與氣體析出量降低情況及經(jīng)濟因素,我們認為在貯氫電極中添加3%的活性銀比較合適,因此在以后的實驗中,貯氫電極含Ag活性組分的添加量均為3%。

3.2析出氣體的成分分析

從圖2可以看出,貯氫電極加入活性銀后,無論在0.4C充電還是在1C充電時模擬電池的氣體析出量都明顯減少。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是

1)貯氫電極中析出的氣體(主要是氫氣)量減少;


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