动力碱性蓄电池

动力碱性蓄电池

碱性蓄电池是以氢氧化钾等的碱性水溶液作为电解液的二次电池的总称,包括Cd-Ni电池､MH-Ni电池､Zn-Ni电池等｡相对铅酸蓄电池,碱性蓄电池具有比能量高､耐过充电性好和密封性好等优点,缺点是价格高｡

最早的蓄电池是瑞典W.Jungner于1899年发明的Cd-Ni蓄电池和爱迪生于1901年发明的Fe-Ni蓄电池,Fe-Ni电池曾经作为碱性蓄电池的代表生产了较长的时间,随后被循环寿命较长的密闭烧结式Cd-Ni电池所取代｡20世纪末,MH-Ni电池成为研究的热点｡1984年,飞利浦公司成功研制出LaNi5储氢合金并制备出MH-Ni电池,由于其优良的充放电性能､无污染､高容量和高能量密度等特点,备受消费者的青睐｡从20世纪90年代到现在,MH-Ni电池一直是二次电池市场的主流产品,不但广泛应用于各类消费型电子产品上,而且用于电动工具和电动车电源,目前商品化程度最好的就是日本丰田公司混合电动车使用的MH-Ni电池｡

碱性蓄电池使用的电解液通常是KOH和NaOH的水溶液,在以Ni(OH)2为正极材料的碱性蓄电池的电解液中添加少量LiOH,Li+能够渗入活性物质的晶格中,增强质子的迁移能力,同时Li+的渗入还可以抑制K+等的渗入,使得活性物质里的游离水稳定地存在于晶格间,可以稳定二价镍和三价镍之间的转化循环,提高循环寿命,同时提高充电过程中的正极氧气的析出电势,提高活性物质的利用率｡Li+还能够

消除铁的氧化作用,但是当LiOH的浓度过大时,电解液导电性下降,低温下反而使放电容量降低,并生成LiNiO2,导致电池的工作电压下降｡NaOH作为常见的碱性电解液,由于容易吸收空气中的二氧化碳以及电导率不如KOH,在碱性电池中的使用受到限制｡碱性电池的隔膜是决定电池放电特性､自放电和长期可靠性的重要材料｡当电池过充电时,会从正极产生气体,然后通过隔膜在负极消耗掉,从而防止电池内部的压力上升｡因此,隔膜必须有良好的透气性,隔膜的吸碱量､保液能力是影响电池性能的关键因素｡隔膜的作用是隔离两电极的电子通路､保持两电极之间具有良好的离子通道和防止活性物质迁移｡

动力碱性蓄电池按其正、负极活性物质的主要种类主要有Cd-Ni 电池、MH-Ni电池、Zn-Ni电池和Zn-Ag2O电池等。下表列出了这些电池的充、放电反应：