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在MH—Ni蓄電池中應用新型凝膠改性隔膜

瀏覽次數(shù):2046發(fā)布日期:2011-08-04

在MH—Ni蓄電池中應用新型凝膠改性隔膜

---新品蓄電池測試儀儀

  MH—Ni蓄電池作為近十年來飛速發(fā)展的高科技產(chǎn)品,它具有大比容量、高比功率、可高倍率充放電,以及壽命長、無記憶效應、無污染、免維護等特點。在能源緊張、環(huán)境污染嚴重的今天,已經(jīng)顯示出了廣闊的應用前景。但是,在研究中發(fā)現(xiàn),MH—Ni蓄電池在使用數(shù)百次后,性能大幅下降,zui終導致電池失效。

  歸結起來,主要原因有兩個:一是因為電池內(nèi)活性物質(zhì)隨循環(huán)次數(shù)的增加電極體積的溶漲,使電池隔膜發(fā)干而導致電池的失效。另外一個原因是,金屬氫化物電極內(nèi)的金屬離子溶解后,通過電解液,進入正極,起到毒化正極的作用。可以看出使用液態(tài)電解液是使電池容易失效的一個重要原因,同時MH—Ni蓄電池只能做成封閉型的,而不像聚合物鋰離子電池那樣可以做成各種形狀。已有很多人開展了將固態(tài)電解質(zhì)應用于MH-Ni蓄電池中的可能性的研究,zui早使用的是質(zhì)子導體,制成了*個全固態(tài)實驗MH—Ni蓄電池LaNi2 5Co24Al0l/(CH3)4NOH·5 H20/NiOOH,聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)等聚合物在KOH水溶液溶解后形成鹽絡合物具有導電性,將其作為電解質(zhì)應用于MH—Ni蓄電池中,也制成了全固態(tài)實驗MH—Ni蓄電池。但是這些研究的固態(tài)電解質(zhì)都有致命的缺點,其室溫電導率較低,與實際MH—Ni蓄電池中應用的液態(tài)電解液的電導率相比,還是有很大的差距。---新品蓄電池測試儀儀

  在本研究中我們從隔膜人手,通過對隔膜的化學改性使其具有凝膠特性,作為過渡,將吸附堿液的隔膜作為電池的電解質(zhì),從而達到對整個電池特性的全固態(tài)化。同時也研究了以改性的凝膠隔膜作為電解質(zhì)組成的實驗電池的各種性能,考察將其應用于商業(yè)MH—Ni蓄電池中的可能性。

  1 實驗

  1.1 試劑

  丙烯酸,化學純,中國醫(yī)藥集團上?;瘜W試劑公司;丙烯酰胺,分析純,天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心;N,N一亞甲基雙丙烯酰胺,分析純,天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心;過硫酸銨,分析純,廣州化學試劑廠;氫氧化鉀,分析純,天津市化學試劑三廠;陰離子型聚砜,分析純,Aldrich:

  1.2 聚合物凝膠改性隔膜的制備

  將1.5 g聚砜(陰離子型)、0.75 g亞甲基雙丙烯酰胺(MBAA)、0.56 g丙烯酰胺(AA)和4.7 g甲基丙烯酸(MAAC)溶于10 mL去離子水中;充分攪拌至*溶解;邊攪拌,邊緩慢滴加20 mL 40%KOH水溶液;調(diào)節(jié)溫度至室溫,加人引發(fā)劑過硫酸錢(APS)0.038 g;將聚丙烯(PP)隔膜浸人溶液中。充分吸收后,用玻璃板夾?。粚⑵湓跓崤_上在90℃下每面受熱5 rain;zui后再在紫外線下每面照射7 rain。

  1.3 實驗電池的設計

  實驗電池的結構如圖1所示:正負極片采用車間配方,手工涂布在泡沫鎳基體上,正極理論容量約為280 mAh/g,負極理論容量約為300 mAh/g;采用正極*,正負極容量比為1:1.5,隔膜分別采用純的聚丙烯多孑L隔膜和聚合物凝膠改性過的聚丙烯多孑L隔膜;電解液為7.2 mol/L的KOH溶液。

 

  1.4 交流阻抗測電導率

  將面積約1 cm 的待測隔膜夾人兩片不銹鋼電極問組成電池,采用交流阻抗方法測其阻抗,根據(jù)復平面圖解法求出隔膜的比電導:所用儀器為PAC Mode 1372,掃描范同l0~105Hz,偏置電壓10 mV=1.5 循環(huán)伏安實驗以鉑(Pt)電極為工作電極,Hg/HgO為參比電極,在氮氣保護下分別對聚丙烯多孑L隔膜和聚合物凝膠改性過的聚丙烯多孑L隔膜在7.2 mol/L的KOH溶液中進行伏安掃描,的掃描速度100 mV·S-1—1.6 充放電實驗將制成的試驗電池擰緊,浸人7.2 mol/L的KOH電解液中,浸泡24 h后,保證電解液充分進人電極內(nèi)部,并潤濕電極中的活性物質(zhì):用DC一5電池測試系統(tǒng)以0.2 C充放5次進行活化,然后以不同電流進行充放電實驗,測試其各種性能。

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