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贮氢电池是近年发展起来的引起广泛关注的新能源电池,但是我们在研究贮氢电池的过程中发现此类镍电极很难满足贮氢电池大电流充放电性能等特殊要求,特别是在研究贮氢电池的循环寿命时发现,经一定充放电数次后正极片则出现膨胀、起泡等现象,从而导致贮氢电池的提前失效。 因此,很有必要对用于贮氢电池的正极片的制备和性能进行研究,本文以贮氢电池正极作为研究对象,分别研究了三种粘结剂PVA、PTFE+CMC、RTV三种粘结剂制作的Ni(OH)2正极,研究三种粘结剂对正极材料的脱粉现象及电化学性能的变化,并探讨影响贮氢电池正极性能的原因。 本论文是以三种粘结剂正极作为研究对象的,用PVA、PTFE+CMC、RTV三种粘结剂分别做正极的粘结剂,分别研究了三种粘结剂PVA、PTFE+CMC、RTV不同用量对电极内阻、极限电流、不同倍率充放电下的脱粉率、电化学容量变化和电池正极衰减的物相分析,比较三种粘结剂对氢氧化镍电极的电化学性能的影响。 首先研究了粘结剂加入量对电极内阻的影响。三种粘结剂的加入量不同,合金电极内阻变化规律也不同,这和粘结剂的性质有关。PVA粘结剂电极内阻随着粘结剂的加入量的增加而先减小后增大;PTFE+CMC粘结剂电极内阻随混合粘结剂用量的增加而先增加后减小;RTV粘结剂电极的内阻随着粘结剂的增加而是一直增大。相比之下,RTV粘结剂的内阻最小,PVA粘结剂电极内阻次之,PTFE+CMC混合粘结剂电极内阻最大。放电态的内阻比充电态电极内阻大,放电过程中由于质子嵌入到活性物质的晶格中,晶格的膨胀导致传荷反应电阻增大,充电时质子从活性物质的晶格中脱出,晶格恢复,电极电阻减小。 其次研究了三种粘结剂对电极极限电流的影响。极限电流的变化决定了电化学反应速度,电化学测试结果表明:随PVA粘结剂的增加PVA电极的扩散系数先下降后增加,分别是:1.72×10-11cm2/s、2.08×10-11cm2/s、2.47×10-11cm2/s、3.36×10-11cm2/s。PTFE+CMC粘结剂的增加,电极的扩散系数是先增加后减小,其扩散系数分别是:3.36×10-11cm2/s、4.67×10-9cm2/s、1.55×10-9cm2/s、6.18×10-10cm2/s。随着RTV粘结剂的增加,电极的扩散系数一直减小,扩散系数分别是:5.08×10-9cm2/s、3.04×10-9cm2/s、2.55×10-9cm2/s、1.82×10-9cm2/s。 再次是研究了粘结剂对电池脱粉率和电化学容量的变化规律。随着脱粉率的增加,电池的电化学容量下降,高倍率下电池的电化学容量比低倍率小。粘结剂加入量的变化对电化学容量影响规律不定,这是粘结剂的性质和内阻的变化决定的,高倍率充放电过程中的脱粉量大于低倍率充放电过程中的脱粉量。 最后本文研究了电极衰退的物相分析:PVA粘结剂做的电极的脱粉是不同程度的小块脱落;PTFE+CMC粘结剂做的电极脱粉不明显,有比较好的性能;RTV粘结剂脱粉严重,对电池的电容量影响非常大。