在MH―Ni蓄電池中應(yīng)用新型凝膠改性隔膜
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179007.htmMH—Ni蓄電池作為近十年來(lái)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(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、免維護(hù)等特點(diǎn)。在能源緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重的今天,已經(jīng)顯示出了廣闊的應(yīng)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,最終導(dǎo)致電池失效。
歸結(jié)起來(lái),主要原因有兩個(gè):一是因?yàn)殡姵貎?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(dǎo)致電池的失效。另外一個(gè)原因是,金屬氫化物電極內(nèi)的金屬離子溶解后,通過(guò)電解液,進(jìn)入正極,起到毒化正極的作用??梢钥闯鍪褂靡簯B(tài)電解液是使電池容易失效的一個(gè)重要原因,同時(shí)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(kāi)展了將固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用于MH-Ni蓄電池中的可能性的研究,最早使用的是質(zhì)子導(dǎo)體,制成了第一個(gè)全固態(tài)實(shí)驗(yàn)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(luò)合物具有導(dǎo)電性,將其作為電解質(zhì)應(yīng)用于MH—Ni蓄電池中,也制成了全固態(tài)實(shí)驗(yàn)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(diǎn),其室溫電導(dǎo)率較低,與實(shí)際MH—Ni蓄電池中應(yīng)用的液態(tài)電解液的電導(dǎo)率相比,還是有很大的差距。
在本研究中我們從隔膜人手,通過(guò)對(duì)隔膜的化學(xué)改性使其具有凝膠特性,作為過(guò)渡,將吸附堿液的隔膜作為電池的電解質(zhì),從而達(dá)到對(duì)整個(gè)電池特性的全固態(tài)化。同時(shí)也研究了以改性的凝膠隔膜作為電解質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)電池的各種性能,考察將其應(yīng)用于商業(yè)MH—Ni蓄電池中的可能性。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 試劑
丙烯酸,化學(xué)純,中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司;丙烯酰胺,分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)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(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心;過(guò)硫酸銨,分析純,廣州化學(xué)試劑廠;氫氧化鉀,分析純,天津市化學(xué)試劑三廠;陰離子型聚砜,分析純,Aldrich:
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?jǐn)嚢柚镣耆芙?;邊攪拌,邊緩慢滴?0 mL 40%KOH水溶液;調(diào)節(jié)溫度至室溫,加人引發(fā)劑過(guò)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_(tái)上在90℃下每面受熱5 rain;最后再在紫外線下每面照射7 rain。
1.3 實(shí)驗(yàn)電池的設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示:正負(fù)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(fù)極理論容量約為300 mAh/g;采用正極限量,正負(fù)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(guò)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(cè)電導(dǎo)率
將面積約1 cm 的待測(cè)隔膜夾人兩片不銹鋼電極問(wèn)組成電池,采用交流阻抗方法測(cè)其阻抗,根據(jù)復(fù)平面圖解法求出隔膜的比電導(dǎo):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(shí)驗(yàn)以鉑(Pt)電極為工作電極,Hg/HgO為參比電極,在氮?dú)獗Wo(hù)下分別對(duì)聚丙烯多孑L隔膜和聚合物凝膠改性過(guò)的聚丙烯多孑L隔膜在7.2 mol/L的KOH溶液中進(jìn)行伏安掃描,的掃描速度100 mV·S-1—1.6 充放電實(shí)驗(yàn)將制成的試驗(yàn)電池?cái)Q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(jìn)人電極內(nèi)部,并潤(rùn)濕電極中的活性物質(zhì):用DC一5電池測(cè)試系統(tǒng)以0.2 C充放5次進(jìn)行活化,然后以不同電流進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn),測(cè)試其各種性能。
評(píng)論