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金属氢化物镍(MH/Ni)电池以其高容量、快速充放电、无污染等优越性倍受人们关注并得以迅速发展,但是其较高的自放电率却阻碍了在实际中的广泛应用。本论文通过恒电流充放电、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对MH/Ni电池自放电的主要规律及相关机理进行了较为系统的研究。主要做了以下四个方面的工作: 1.研究了储存时间、温度、荷电态和钴添加剂等因素对电池的自放电性能的影响,得出的主要规律有:(1)正极NiOOH自分解不是引起电池自放电率偏高的主要原因;(2)电池的自放电与电池的荷电态关系不大;(3)温度对电池的自放电影响比较显著;(4)开路搁置7天后电池的容量仍然取决于正极的容量;(5)正极添加剂Co能有效降低电池的自放电,包覆CoOOH的形式效果更好。 2.以AA型MH/Ni电池为例,研究了电解液量、极板厚度、正负极容量比配等制备工艺对电池自放电性能的影响。结果表明:(1)电解液量对MH/Ni电池自放电性能影响明显,这可能与H2在电解液中扩散过程有关;(2)极板厚度对MH/Ni电池自放电性能没有大的影响;正极板厚度0.56mm,负极板厚度0.42mm较为合理(即正极板长度为90mm,负极板长度为110mm),有利于电池的充放电性能;(3)正负极容量比配对电池的充放电和自放电性能影响较大,结合MH/Ni电池的负极过量原则和节约材料的角度可得,其正负极容量比配确定为1:1.4较为合理。 3.分别对储氢合金粉表面包覆铜和镍以及对成型正、负极表面进行憎/亲水处理,结果表明:(1)合金粉表面包覆铜可以抑制H在合金的扩散,从而减小负极的自放电率,但不能减小电池的自放电率;(2)合金粉表面包覆镍,对负极和电池的自放电均没有明显影响;(3)对成型正极表面进行浸渍CMC处理有利于抑制氧气的析出,从而明显降低镍电极的自放电率,但CMC处理不能降低电池的自放电率;而经过PTFE处理却可以降低电池的自放电率,这可能是由于MH/Ni电池的自放电与H2在正极上的电化学氧化过程密切相关;(4)通过对成型负极表面进行浸渍PTFE处理,负极的自放电有所减小,但是电池的自放电没有明显变化,这进一步说明了负极的自分解并不是引起MH/Ni电池自放电的主要原因。 4.分别采用自制的不含N氢氧化镍和市售的含N球形氢氧化镍制备了MH/Ni电池,测试结果表明两者的自放电性能差别很小。分别于KOH电解液中加入Mn元素和Al元素并制备镉-镍(Cd/Ni)电池,测试结果表明Mn元素明显提高了电池的自放电率,而Al元素的影响不大;而采用磺化聚丙烯隔膜代替聚丙烯/聚乙烯隔膜后,含Mn元素的Cd/Ni电池自放电率明显降低。这说明在MH/Ni电池中,磺化聚丙烯隔膜能够抑制负极合金中Mn元素的腐蚀产物在正负极间形成“梭式反应”,从而改善电池的自放电性能。