MH／Ni电池正负极材料研究进展（Ⅱ）：负极材料

ＭＨ／Ｎｉ电池是重要的二次电池之一。ＭＨ／Ｎｉ电池采用贮氢合金为负极材料，材料与电池的性质密切相关，本评述了目前ＭＨ／Ｎｉ电池所用贮氢合金负极材料的分类、制备以及研究现状。     

MH/Ni电池正负极材料研究进展(I)--正极材料

MH/Ni电池是一种正在发展中的新型高容量绿色二次电池 .电池采用正极限容设计 ,负极过量 ,因此电池的容量主要由正极来决定 .本文评述了目前 MH/Ni电池中所用镍电极材料的分类、晶体结构、制备方法以及国内外的研究现状 .     

金属氢化物-镍蓄电池低温性能的研究

试验采用不同贮氢合金粉、电解液以及采用不同负极加工工艺等方法制作成密封MH—Ni电池，并通过对其在-25℃和-40℃温度下放电容量进行检测，研究了影响MH—Ni电池低温放电的因素，分析并讨论了提高MH—Ni电池低温性能的途径和方法．     

锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2的溶剂热合成与电化学性能

采用溶剂热法合成锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2合金粉末并研究了该合金粉末作为新型锂离子二次电池负极材料的电化学性能。合成的合金粉末经过了XRD和FESEM的表征,采用Li/LiPF6(EC DMC)/Ni3Sn2模拟电池测定合成的合金粉末的电化学性能。研究表明,该合金粉末的首次可逆容量为136mAh.g-1,退火后的合金粉末表现出更好的循环稳定性。     

镁基储氢电极负极材料的研究进展

文阐述了储氢合金电极的电化学反应过程以及对储氢电极合金的性能要求,介绍了镁基储氢合金的特点,综述了近年来Ni—MH二次电池负极用镁基储氢舍金的研究发展概况,讨论了改善电化学性能的一些方法,同时给出目前一些研究成果。     

混合稀土贮氢合金性能的电化学研究

研究了几类混合稀土贮氢合金在碱性溶液中的阴极极化曲线及其作为电池负极材料时的充放电性能，求得有关电化学参数，对上述材料的基本电化学性能进行了比较和评价     

高比容量钠离子电池合金系负极材料的研究进展

随着科技发展以及人们对能源需求的日益加剧,单靠锂离子电池很难满足未来储能的迫切需求.钠离子电池由于钠源丰富、成本低廉,在能量密度要求相对较低的大规模储能等领域具有巨大应用前景.合金系负极材料由于比容量高、工作电压低、合成简单等优点而备受关注.针对钠离子电池合金系负极材料研究进展进行综述,总结并分析合金系材料作为钠离子电池负极材料的可行性以及面临问题,为今后钠离子电池高比容量负极材料的制备与研究提供借鉴.     

钾离子电池高容量铋基合金负极材料研究进展

钾具有储量丰富、成本低、较低的电极电势且与锂元素相似的物理化学性质,因此,钾离子电池有望成为在低速电动车和规模储能等应用领域中部分替代锂离子电池的有力竞争者.由于钾原子半径和质量较大,导致电极材料在嵌钾/脱钾过程中存在较大的体积变化及固体电极中的低离子扩散速率和较差的反应动力学.合金负极具有高的理论比容量、合适的电极电势等优点,是极具前景的钾离子电池负极材料.铋负极的理论储钾容量较高,但充放电过程中存在体积变化、电极材料的粉化等问题.近年来,人们对钾离子电池高容量铋基负极材料及与之相匹配的电解液进行了广泛的研究.本文总结了铋基材料作为高容量负极材料在钾离子电池的应用,对材料结构设计、合成方法和新型电解液等进行综述,同时对合金负极材料的未来发展方向和应用前景进行了展望.     

锂离子电池负极材料纳米Ni3Sn2的溶剂热合成与电化学性能

采用溶剂热法合成锂离子电池负极材料纳米M3Sn2合金粉末并研究了该合金粉末作为新型锂离子二次电池负极材料的电化学性能。合成的合金粉末经过了XRD和FESEM的表征，采用Li／LiPF6（EC＋DMC）／Ni3Sn2模拟电池测定合成的合金粉末的电化学性能。研究表明，该合金粉末的首次可逆容量为136mAh·g^-1，退火后的合金粉末表现出更好的循环稳定性。     

阴极电弧法制备Ti-Ni合金贮氢薄膜及其性能研究

采用阴极电弧离子镀膜工艺制备 Ti-Ni合金薄膜贮氢材料 ,用电化学方法研究这种材料的电化学贮氢性能 ,采用 XRD方法研究贮氢薄膜在充放氢前后的结构变化 ,分析不同成分、基体对于薄膜试样贮氢性能的影响及其原因 .分析表明 ,贮氢薄膜为纳米晶结构 ,Ti6 1 Ni39晶粒线性尺寸小于 5 nm,电化学容量可达 2 0 0 m A .h/g以上 ,试样在电化学循环后发现贮氢过程形成了稳定的氢化物     

MH/Ni电池电极材料在过充电条件下的失效分析

采用SEM,XRD,TEM以及EIS等检测方法,研究不同过充循环前后MH/Ni电池性能与正负极材料形貌及表面元素的变化.实验结果表明,经正常充放电循环70周后,正极活性物质表面保持良好的球形形貌,而经持续过充电循环相同次数后,因晶格的不可逆膨胀而呈不同程度破裂,储氢合金颗粒并无明显粉化现象,但其表面却覆盖许多绒状或针状物,经能谱检测,该绒状物主要成分为稀土金属的氢氧化物或氧化物.EIS阻抗谱分析表明,电池的欧姆电阻(Rs)、反应电阻(Rt)和Warburg阻抗(Zw)均有不同程度的增加,而界面电容(Ci)则呈逐渐降低趋势,这些均是最终导致电池电化学性能衰减的原因.     

储氢合金的研究进展

储氢合金是近年来开发的一类新型高性能材料。本文介绍了储氢合金的工作原理、基本类型、性能及开发的最新进展 ,讨论了它在氢的储存、运输、净化、催化和镍。氢化物电池等高技术领域中的应用前景     

镍-氢电池充放电过程中的化学物理现象及机制

用X射线衍射等方法分析了MH/Ni电池电极过程中电极活性材料β-Ni(OH)₂和AB5合金的精细结构和微结构的变化,并把其与电池性能联系起来,从而揭示了充放电过程的物理现象和物理机制.分析发现：MH/Ni电池的物理导电机制是氢离子在正负极间的定向迁移和运动,氢离子是由氢原子离开和β-Ni(OH)₂来提供,而不是由β-Ni(OH)₂→β-NiOOH的相变来提供.     

D型MH/Ni电池过放电机理的研究

通过对D型密封MH／Ni电池在放电过程中电池电压和放电容量以及开口MH／Ni电池在放电过程中电池电压、正负极电极电位和放电容量的关系分析，探讨了电池的过放电机理。发现电池在放电全过程中存在着三种反应过程，而当电池深度过放电时，正极上析出氢气，负极上析出氧气。本文还采用循环伏安法对电池正负极的反应过程进行了研究，从而进一步说明了电池的过放电机理。     

金属氢化物电极和金属氢化物／镍电池的电化学阻抗谱

用电化学阻抗谱（EIS）方法,对金属氢化物（MH）电极和两种商品化金属氢化物／镍（MH／Ni)电池性能进行了研究,通过建立等效电路模型分析了MH电极的电化学阻抗谱,结果表明,在不同放电深度和充放电循环时,电极的欧姆阻抗,反应电阻和界面电容等呈规律地变化,并与电极性能的变化相一致,欧姆阻抗和由制备工艺带来的电极反应性能折差别,是引起两种商品化MH／Ni电池电化学充放电性能差别的主要原因,也说明EIS可用于检测MH电极的荷电状态和反应性能,并可作为在线无损伤MH／Ni电池性能测试技术。     

镍正极掺杂NiOOH的MH/Ni电池性能

将化学氧化法合成的NiOOH以一定的比例掺杂到商用球形Ni(OH)2粉末当中,以此作为镍正极活性材料,制成额定容量为1 5Ah圆柱密封AA型MH/Ni碱性蓄电池·采用恒流充放电和交流内阻分析方法测试了该电池的性能·结果表明:镍正极掺杂NiOOH的MH/Ni电池在活化效率和循环寿命方面得到了明显的改善和提高,掺杂NiOOH的镍正极具有更高的反应活性及更小的电化学反应阻抗,因而表现出良好的电化学性能·实验表明,镍正极活性材料中NiOOH的掺杂量为1%～3%时对电池性能有较好的影响,掺杂量过多会降低电池的放电容量·     

Changes of Some Capacities and Failure Mode of Ni/MH Batteries During Cycling

The changes of capacities of positive and negative electrodes,reserve capacities of charging and discharging, and the weight of batteries during cycling have been determined. The increase of the discharging reserve capacity due to the conjugated electrochemical reactions of the oxidation of hydrogen-storage alloy is estimated. The results show that the failure mode of Ni/MH batteries developed is as follows: during the increase of cycles, the hydrogen-storage alloy is oxidized continuously and the charging reserve capacity is decreased rapidly while the discharging reserve capacity is increased gradually, thus the internal pressure is increasing, first H2 leaks out from the battery, then the mixture of H2 and O2. The leakage of gases and the total reaction of oxidation of the alloy consume H2O, and the surface oxides on the alloy increase, so that the internal resistance of the battery increases.     

金属Cu对MH/Ni电池储氢合金电极的修饰

为了提高MH/Ni电池储氢合金电极的导电性,运用真空蒸镀法在电极表面镀覆了一层金属Cu膜,利用XRD、XPS、SEM等方法对极片进行了分析,结果表明,在极片表面镀覆一层金属Cu膜不会对储氢合金的体相结构产生影响.电化学性能测试表明:极片经过修饰的电池,内阻降低了32.8%,5 C放电容量增加了190 mA·h, 放电平台电压提高了0.10 V,同时,充电时的内压也有明显降低,充电效率有较大提高.     

锂离子二次电池铜锡合金负极研究进展

与碳负极材料相比,锡基合金材料具有高容量、高密度的优势,有望成为新一代高容量锂离子电池的首选负极材料。Cu-Sn合金是研究最为广泛的锡基合金材料之一。综述了近年来该领域的研究进展,并对其发展方向进行了展望。