混合納米ni(oh)2的aa型電池的制備(編輯修改稿)
2024-10-11 18:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中研磨，可能會(huì)造成活性物質(zhì)吸水而降低其活性。 為了討論在合粉中混合時(shí)間的適宜時(shí)間，我們?cè)O(shè)計(jì)了一組不同混合對(duì)間的試驗(yàn)，數(shù)據(jù)列于表 23，從表中數(shù)據(jù)可以看出，混合時(shí)間在 30min 和 6min 時(shí)，放電容量相差不大，但混合 30min＋研磨（ 1015） s 的效果最理想，混合 20min,數(shù)據(jù)相差較多，說明活性物質(zhì)粉末并未混合均勻。 表 23 不同混合時(shí)間樣品的放電數(shù)據(jù) 合粉方式 Ni(OH)2填充量/g 放電時(shí)間 /h 質(zhì) 量比容量/ 體積比容量 / 混合 60min 混合 60min 混合 30min 混合 30min 混合 30min＋研磨1015min 混合 30min＋研磨1015min 混 合 20min 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2020 年本科生科技創(chuàng)新活動(dòng)獲獎(jiǎng)作品選編 273 混合 20min 混合 20min＋研磨1015min 232 含納米 Ni(OH)2的模擬電極與純鎳電極的比較 表 24 實(shí)驗(yàn)樣品制得的模擬電池的放電容量 樣品號(hào) Ni(OH)2填充量/g 放電時(shí)間 /h 質(zhì)量比容量 / 體積比容量 / 1 2 3 4 5 6 7 8 0. 1374 純球鎳 本章小結(jié) 探討了鎳電極制備工藝和粉這一步驟對(duì)電極放電性能的影響，確定正極制作中和粉的最佳方式為混合＋研磨，混合時(shí)間應(yīng)大于 20min，以 30min 為宜，這樣活性物質(zhì)粉末才能混合均勻。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明將一組不同條件下制備的納米 Ni(oH)2 混合加入常規(guī)球形 Ni(OH)2中，其放電比容量與不添加納米 Ni(OH)2相比有較大提高。 第 3 章 混合納米 Ni(OH)2的鎳電極在電池中的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)步驟 負(fù)極貯氫合金容量的測(cè)量 在 MH－ Ni 電池的設(shè)計(jì)中，需要知道貯氫合金粉的電化學(xué)當(dāng)量，可以通過比容量測(cè)定。 混合納米 Ni(OH)2 的 AA 型電池的制備 274 將貯氫合金和鎳粉以 2： 1 的比例稱量，放入瑪瑙研缽中于混，用 PVA 作粘合劑將負(fù)極干粉調(diào)成膏狀，涂在泡沬鎳基體上，于 500C 烘至極板質(zhì)量不再變化時(shí)，軋膜，裁剪制成貯氫合金負(fù)極。泡沬鎳基體尺寸為 ，軋壓厚度為 。正極制作方法與前面的相同。隔膜采用無紡纖維布，正極過量設(shè)計(jì)將貯氫片放在兩正極片之間做成模擬電池。采用 BTS－ 51800 電池性能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試電池的放電容 量比容量見表 3－ 1。 表 3－ 1 貯氫合金容量測(cè)定 貯氫合金粉質(zhì)量 /g 放電容量 /MAH 重量比容量 / 平均平容量 / 0122. 從表 3－ 1 得到的貯氫合金的平均比容量計(jì)算出負(fù)極的活性物質(zhì)電化學(xué)當(dāng)量K=1000/=.(AH)1 混合納米 AA 型 MHNi 電池的制作 鎳正極是將正極活性物質(zhì)及導(dǎo)電劑按配方稱量，放 入球磨機(jī)混合 4h，用 CMC（ 2%）＋ PTFE（ 60%）作為粘合劑將正極干粉合成膏狀，涂在泡沬鎳基體上，烘干 24h，烘干溫度 500C 經(jīng)軋膜裁剪制成。 貯氫合金負(fù)極是將貯氫合金（ 90%），鎳粉（ 10%）用瑪瑙研缽研磨干混，用PVA 和 PTFE 的混合溶液做負(fù)極膠粘劑將負(fù)極干粉合成膏狀，涂在泡沬鎳基體上，烘干 24h，烘干溫度 500C，經(jīng)軋膜，裁剪制成。 電池制作 采用的電解液和隔膜，同前面模擬電池使用的物質(zhì)，將正負(fù)極核，隔膜紙卷成筒狀，裝入 AA 型電池殼內(nèi)，經(jīng)滾槽，注堿，封口（于 300C 放 置四天，保證充分活化），制成 AA 成電池 實(shí)驗(yàn)過程 AA 型納米 MHNi 電池的設(shè)計(jì) 電壓設(shè)計(jì)：電池性能由活性物質(zhì)的電化學(xué)性能決定，其額定 電壓為 容量的設(shè)計(jì)：本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)容量為 1100mAh。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2020 年本科生科技創(chuàng)新活動(dòng)獲獎(jiǎng)作品選編 275 ① 極核尺寸的設(shè)計(jì) 依據(jù)極核上的工作電流和電流密度，就氫鎳電池而言，取典型的工作電流為I=600Ma，工作電流密度 i=10mAcm2，則 正極核尺寸 S+=I/i=600/10=60cm2 負(fù)極核尺寸 S=KS+= 60=78cm2 其中 K為設(shè)計(jì)系數(shù) 取 ②極核長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 對(duì)于圓柱型電池來說極核面積等于長(zhǎng)乘高的二倍，即 S=L 2H,則 L+=S+/2H=60(24)= L=S/2H=78(24)= ③極核厚度的設(shè)計(jì)：正極核 ；負(fù)極核 ④活性物質(zhì)的用量計(jì)算 活性物質(zhì)的用量由電池的容量，活性物質(zhì)的利用率及活性物質(zhì)的本身性質(zhì)決定，具體關(guān)系如下： W=C k/g K－活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量 g(Ah)1 Ni(OH)2 的電化學(xué)當(dāng)量為 g(Ah)1 C－電池的設(shè)計(jì)容量 Ah －活性物質(zhì)的利用 率 % 正極取 95% 負(fù)極取 65% W－活性物質(zhì)的用量 g 正極活性物質(zhì)用量 W+＝ C+ K+/ ＝ ( )＝ 負(fù)極活性物質(zhì)用量 W－ ＝ C－ K－ /＝ ( )＝ 式中，正極活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量 K+取 ，負(fù)極活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量K取 所占面分比 wt% 用量 /g 正極 球型 Ni(OH)2 77 Co 粉 5 納米 Ni(OH) 2 8 Ni粉 10 負(fù)極 貯氫合金 90 Ni粉 10 電解液的濃度和用量 混合納米 Ni(OH)2 的 AA 型電池的制備 276 電解液采用 7mol/L 的 KOH 水溶液。由于電池在長(zhǎng)期使用過程中， Ni(OH)2會(huì)逐漸聚結(jié)而造成充電困難，因此在電解液中加入 15g/L 的 LiOH， Li 的作用是吸附在 Ni(OH)2 顆粒表面，阻止顆粒長(zhǎng)大聚集，提高電極活性物質(zhì)利用率， Li還可以防止電極膨脹 ，提高電極的可逆性；強(qiáng)化電極充電過程中，充電末期經(jīng)常發(fā)生析氧，產(chǎn)生的氧氣可在負(fù)極還原，為了保證氧氣從正極向負(fù)極順
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