1 實(shí)驗(yàn)部分 1.1 電極活性評(píng)價(jià)方法
在電極活化初期，電極的活性可以用電極的比容量來(lái)衡量。但大多數(shù)儲(chǔ)氫合金的生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)儲(chǔ)氫合金容量的評(píng)價(jià)方法，是在儲(chǔ)氫電極中加15%～50%不等的導(dǎo)電劑如鎳粉等，經(jīng)過(guò)3～4次小倍率的充放電，按照電極放電容量、以及電極中的儲(chǔ)氫合金凈含量計(jì)算儲(chǔ)氫合金的比容量。這種方法對(duì)于衡量?jī)?chǔ)氫合金容量有一定的比較作用，但是不太適用于電池生產(chǎn)廠(chǎng)家，也無(wú)法衡量?jī)?chǔ)氫電極的活化程度。因?yàn)閮?chǔ)氫合金的比容量可能很高，但是，由于電極中導(dǎo)電劑的含量也很高，電極的比容量就大大降低，而電極比容量較低，在實(shí)際電池生產(chǎn)中是沒(méi)有意義的。
實(shí)際上對(duì)氫鎳電極直接影響的是儲(chǔ)氫電極的容量，因而衡量電極的比容量才有實(shí)際意義。本文提出以?xún)?chǔ)氫電極比容量作為電極活化初期活性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 電極制備
測(cè)試電極采用AB5型Mm(NiCoAlMn)5儲(chǔ)氫合金粉(廣東中山天驕稀土材料公司生產(chǎn))與一定量鎳粉(INCO255#)和乙炔黑混合，采用CMC和PTFE做粘結(jié)劑，涂漿在發(fā)泡鎳中，制備成發(fā)泡鎳型儲(chǔ)氫電極(35mm×35mm×0.32mm，2.2g)，輔助電極采用兩片發(fā)泡鎳型NiOOH電極(50mm×50mm×0.60mm，4.0g)，參比電極采用HgO/Hg電極。用厚度為0.18～0.20mm的尼龍非織布隔膜紙，按文獻(xiàn)［8］所示方法，放入帶一定量LiOH的w為30%KOH溶液中測(cè)試。
1.3 電極測(cè)試
使用BS—9300二次電池性能測(cè)試儀(廣州電器科學(xué)研究所出品)對(duì)6個(gè)系列測(cè)試電極進(jìn)行預(yù)充電，預(yù)充電電流為50mA/g(vs.測(cè)試電極)，放電電流為50mA/g，充電時(shí)間見(jiàn)表1。
電極理論比容量以250mAh/g計(jì)，預(yù)充電電量理論比例見(jiàn)表1。為了進(jìn)行比較，6#電極在充電之后，進(jìn)行短期放電，主要是了解放電對(duì)電極初容量的影響。在充入電極理論容量100%之后，不再充電，是因?yàn)檫^(guò)充電對(duì)于電極穩(wěn)定性有影響。 表1 電極預(yù)充電測(cè)試結(jié)果 預(yù)充電參數(shù) 1 2 3 4 5 6
預(yù)充電電流/mA.g-1 50 50 50 50 50 50
預(yù)充電時(shí)間/h 0 0.5 1.5 3 5 5
預(yù)充電電量/mAh.g-1 0 25 75 150 250 250
預(yù)充電電量理論比例/% 0 10 30 60 100 100
預(yù)放電電流/mA.g-1 0 0 0 0 0 50
預(yù)放電時(shí)間/h 0 0 0 0 0 1.5
預(yù)放電電量/mAh 0 0 0 0 0 75
電極比容量/mAh.g-1 143 156 221 242 264 249 電極經(jīng)預(yù)充電后，測(cè)試系統(tǒng)放入60℃水浴中加熱12h，再以75mA/g的電流充電6h，擱置30min，以125mA/g的電流放電至－0.700V(vs.HgO/Hg電極)，測(cè)試電極比容量見(jiàn)表1。
2 結(jié)果及討論 從表1可以看出，電極比容量隨預(yù)充電電量增加而增加。從測(cè)試結(jié)果看，預(yù)放電對(duì)于電極比容量有不利影響，應(yīng)該避免。
從測(cè)試結(jié)果可以看出，未充電的電極，經(jīng)過(guò)堿液熱處理之后，電極初期比容量仍然較低，而充入一定電量的電極卻能在堿液熱處理一次之后比容量就上升到較高的程度。從文獻(xiàn)［8］研究結(jié)果看，本文測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果與電池內(nèi)部的電極基本一致，因而可見(jiàn)，預(yù)充電30%以上時(shí)，電極初容量就可以達(dá)到完全滿(mǎn)足氫鎳電池需要的容量。
由于預(yù)充電打開(kāi)了氫原子的擴(kuò)散通道，使得電極在之后的堿液熱處理過(guò)程中，堿液可以很快地滲透到電極內(nèi)部，使電極得到活化；而且電極帶入一定電量，在堿液熱處理過(guò)程中，會(huì)放出離子化氫，可以防止電極表面氧化，從而提高電極的耐腐蝕能力。
利用電極預(yù)充電，結(jié)合堿液熱處理，可以很快提高儲(chǔ)氫電極的初期比容量，從而提高氫鎳電池的性能，有很大的實(shí)際意義。 |
