1、鎳氫電池負(fù)極貯氫合金的研究進(jìn)展鎳氫電池負(fù)極貯氫合金的討論進(jìn)展 引言：鎳氫電池由于其特殊的性能得到廣泛的應(yīng)用，但是鎳氫電池要作為電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車及混合電動(dòng)車等的電源還是有很多缺乏的地方，其能量密度和功率密度距離人們對(duì)它的要求還有一段距離。為了能夠改善鎳氫電池的綜合性能，鎳氫電池的負(fù)極材料就成了人們討論鎳氫電池的首選目標(biāo)，而貯氫合金是作為鎳氫電池負(fù)極的主要材料，貯氫合金的進(jìn)展到目前為止經(jīng)受了三代，分別是：第一代LaNi5系，第二代以ZrMn2為代表的鈦鋯系及第三代具有bcc結(jié)構(gòu)的釩基固溶體貯氫合金。釩基固溶體合金因?yàn)榫遙cc結(jié)構(gòu)，所以它們的理論儲(chǔ)氫量十分高，理論上可以高達(dá)3.8wt%的理論儲(chǔ)氫

2、量，但是，雖然其理論儲(chǔ)氫量很高，但是目前技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，能夠利用的僅有1.9wt%左右，仍舊要比AB5與ABz型合金1.3wt%和1.8wt%的儲(chǔ)氫量要高很多。目前關(guān)于鎳氫電池負(fù)極材料的討論越來(lái)越多，并取得了肯定的成果。 1貯氫合金進(jìn)展?fàn)顩r在19世界70年月中期，科學(xué)家Thomas Graham首次嘗試用金屬鈀進(jìn)行貯氫試驗(yàn)，貯氫合金在世界上首次誕生也由此而來(lái)。經(jīng)過(guò)了一百多年的歷程，全世界各國(guó)對(duì)貯氫合金的討論得到了飛速進(jìn)展，取得不斷進(jìn)步，截至目前，已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)了特別多的貯氫合金不同類型，在各式各樣類型的貯氫合金中，具有bcc結(jié)構(gòu)的釩基系列貯氫合金bcc固溶體型吸放氫的條件是最和氣的，并且可以貯

3、存大量的氫能，還能使得氫可以在它的氫化物里擁有特別快的擴(kuò)大速度，而且在抗粉化方面的性能也很好等優(yōu)點(diǎn)。因此，V基固溶體貯氫合金對(duì)于人們來(lái)說(shuō)擁有特別巨大的進(jìn)展?jié)摿Α?鎳氫電池負(fù)極貯氫合金基本特性在19世界70年月中期，科學(xué)家Thomas Graham首次嘗試用金屬鈀進(jìn)行貯氫試驗(yàn)，貯氫合金在世界上首次誕生也由此而來(lái)。經(jīng)過(guò)了一百多年的歷程，全世界各國(guó)對(duì)貯氫合金的討論得到了飛速進(jìn)展，取得不斷進(jìn)步，截至目前，已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)了特別多的貯氫合金不同類型，在各式各樣類型的貯氫合金中，具有bcc結(jié)構(gòu)的釩基系列貯氫合金bcc固溶體型吸放氫的條件是最和氣的，并且可以貯存大量的氫能，還能使得氫可以在它的氫化物里擁有特別

4、快的擴(kuò)大速度，而且在抗粉化方面的性能也很好等優(yōu)點(diǎn)。于是經(jīng)過(guò)人們的深入討論和進(jìn)展使得釩基系列貯氫合金bce固溶體型應(yīng)用在氫氣的貯存、深度提純、熱能系統(tǒng)以及二次電池等相關(guān)領(lǐng)域，并且該系列合金能夠與氫發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生兩種氫化物，分別就是VH和VH2，而且氫化物VH2在理論上擁有特別巨大的貯氫量，并且能夠到達(dá)3.8wt%，比LaNi5等系列稀土合金超出了很多。因此，V基固溶體貯氫合金對(duì)于人們來(lái)說(shuō)擁有特別巨大的進(jìn)展?jié)摿Α?鎳氫電池負(fù)極貯氫合金種類AB。系列稀土貯氫合會(huì)生物立體結(jié)構(gòu)是猶如CaCu5樣式的一種六方結(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)經(jīng)典的是LaNi5貯氫合金。LaNi5貯氫合金的主要特點(diǎn)是電化學(xué)貯氫容量比較大、有良好的

5、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能等，但合金汲取氫后會(huì)導(dǎo)致自身晶胞體積膨脹變得比較大，在充放電循環(huán)的時(shí)候，其容量衰減嚴(yán)峻。不太適合當(dāng)做鎳氫電池的負(fù)極材料。在此之后，人們漸漸使用多元化合金以及混合式稀土合金取代里面的成分Ni并進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明合金的循環(huán)使用壽命及它的放電容量明顯得到了提升，如今已漸漸用作鎳氫電池的主要負(fù)極材料。ABz系列Laves相是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相的一種。合金相基本上是由C14Laves相呈六方結(jié)構(gòu)和c15相呈立方體結(jié)構(gòu)組合而成，其中最典型的代表是ZrVx、ZrMnz、ZrCrz。ABz系列它的主要優(yōu)勢(shì)是有很強(qiáng)的抗腐蝕能力和放電容量很高。美國(guó)的Ovonic公司是第一個(gè)開發(fā)的ABz系列合金，而且他們公

6、司發(fā)明了放電容量能夠到達(dá)350400mA·h·g-1的Ti-zr-V-Ni-cr合金，該合金具有一個(gè)很好的應(yīng)用前景。但是該系列合金初期活化較困難、高倍率放電能力很差以及合金的原材料本錢較貴。多元化合金等方法即使能夠在肯定程度上改良AB2合金存在的一些缺陷，但是與應(yīng)用在實(shí)際生活中的AB5系列稀土貯氫合金對(duì)比起來(lái)仍舊還有很大的進(jìn)步空間。V能夠和Ti、cr等形成的固溶體在吸氫的時(shí)候會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生兩種不同類型的氫化物MH、MH2，在壓力一濃度一溫度的三線圖上會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)分別相對(duì)應(yīng)的壓力平臺(tái)。V基固溶體貯氫合金的貯氫量是十分巨大的約3.8wt%，其特性是氣態(tài)吸放氫。依據(jù)討論說(shuō)明，盡管V基固溶體在氫化反應(yīng)生成的MH型氫化物由于過(guò)于穩(wěn)定而無(wú)法被人們利用，但是就高平臺(tái)而言，從與之相對(duì)的MH2MH+H吸放氫特性來(lái)看，合金的可逆貯氫量能夠到達(dá)1.9wt%左右，照舊高于AB5及AB2系列合金的貯氫量。