绿色二次电池 MH-Ni电池 制作人：高材0809 王晓静
绿色二次电池 ——MH-Ni电池 制作人：高材0809 王晓静
一、储氢合金 ·储氢合金顾名思义就是可以储存氢气的合金 AxBy。A与氢之间有强亲和力，B与氢之间有 弱亲和力。当A与B之间和其间的排列都很规 则H可以进出，形成AxByHz的三元合金。 必 MH-Ni电池采用与镍镉电池相同的N氧化物作 为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为 KOH)作为电解液的电池
一、储氢合金 储氢合金顾名思义就是可以储存氢气的合金 AxBy。A与氢之间有强亲和力，B与氢之间有 弱亲和力。当A与B之间和其间的排列都很规 则H可以进出，形成AxByHz的三元合金。 MH-Ni电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作 为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为 KOH）作为电解液的电池
(+)正极端 橡皮球Rubber disk Positive terminal 安全阀Safety vent 顶部垫片Top washer 密封圈Gasket 顶盖Top cap 胶带Tap with tape protection 负极 Negative electrode 壳体Can 隔膜/电解液 Separator/electrolyte 正极 Positive electrode PVC套管 PVC sleeve (-)负极端 Negative terminal 底部垫片 Bottom washer MH-Ni电池的构造
MH-Ni电池的构造
二、反应机理 。充电时 冬 正极反应： 为 Ni(OH)2-e +OH--NiOOH +H2O 冬 负极反应： 的 MHn+ne→M+n/2H2 冬放电时 正极反应： 冬 NiOOH H20+e-Ni(OH)2+OH- 华 负极反应： 名 M+n/2H2→MHn+ne
二、反应机理 充电时 正极反应： Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极反应： MHn + ne → M + n/2H2 放电时 正极反应： NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH- 负极反应： M + n/2H2 → MHn + ne
氢氧化镍的氧化还原反应的反应机理 g1) 中间态机理 冬2) 质子扩散机理 83) 氢氧根离子嵌入机理
氢氧化镍的氧化还原反应的反应机理 1） 中间态机理 2） 质子扩散机理 3） 氢氧根离子嵌入机理
质子扩散机理 冬在阳极氧化时，Ni(OH)2颗粒表面的活化点被氧化 成NiOOH,同时释放出质子， 电子则进入外电路， 质子在电极表面直接和界面处的OH-反应，生成界 面水。.随后，表面的NiOOH和亚表面的Ni(OH)2反 应，结果NiOOH被还原成Ni(OH)2,而Ni(OH)2被 氧NOOH,即完成一个质子的交换过程；同样，亚 表面的NiOOH再和下面的Ni(OH)2应交换一个质子。 如类推，质子不断地扩散。镍电极阴极过程则与上 述相反。质子以一种有序的非随机的方式嵌入到晶 格币，标准电极电势随着温度的升高皇线性下降
在阳极氧化时，Ni (OH)2颗粒表面的活化点被氧化 成NiOOH， 同时释放出质子， 电子则进入外电路， 质子在电极表面直接和界面处的OH-反应，生成界 面水。随后，表面的NiOOH 和亚表面的Ni(OH)2反 应，结果NiOOH 被还原成Ni(OH)2，而Ni(OH)2被 氧NiOOH，即完成一个质子的交换过程；同样，亚 表面的NiOOH 再和下面的Ni(OH)2应交换一个质子。 如类推，质子不断地扩散。镍电极阴极过程则与上 述相反。质子以一种有序的非随机的方式嵌入到晶 格中，标准电极电势随着温度的升高呈线性下降。 质子扩散机理
三、氢氧化镍的四种形态 充电 还原态：a-Ni(OH)2和B a-Ni(OH)z y-Ni(OH)2 -.78nm 放电 -0.7nm (NiOH)2 放置老化 过充电 氧化态：Y-NiOOH和B NiOOH B-Ni(OH)方 充电 B-NiOOH -0.46nm -0.485nm B/B具有平行平板式结 放电 构；而ay为螺旋式结 图1Bode示意图 Fig.1 The Bode's diagram 构
三、氢氧化镍的四种形态 还原态：α-Ni(OH)2和β- (NiOH)2 氧化态：γ-NiOOH 和β- NiOOH β/β 具有平行平板式结 构；而α/γ 为螺旋式结 构
四、氢氧化镍电极的制备 1、电沉积方法 2、高压水解法 ÷3、络合沉淀法 。4、直接沉淀法 ÷5、均相沉淀 6、‘Chimie douce'方法 。7、沉淀转化法制备纳米材料 ·8、固相反应制备纳米材料 ·9、乳液合成制备纳米材料 ÷10、机械物理方法 ÷11、离子交换方法
四、氢氧化镍电极的制备 1、电沉积方法 2、高压水解法 3、络合沉淀法 4、直接沉淀法 5、均相沉淀 6、‘Chimie douce’方法 7、沉淀转化法制备纳米材料 8、固相反应制备纳米材料 9、乳液合成制备纳米材料 10、机械物理方法 11、离子交换方法
1、络合沉淀法 其基本原理是N2+和络合剂形成络合物，在 降低溶液过饱和度后N(OH)2便沉淀下来。 2、直接沉淀法 直接将碱溶液与镍盐溶液混合，N2+与OH-反应生 成氢氧化镍沉淀。不同的条件可得不同结构的 Ni(OH)2 3、沉淀转化法制备纳米材料 滴加碱溶液 Na2C2O4→NiC2O4(s) Ni(OH)2纳米 颗粒
1、络合沉淀法 其基本原理是Ni2+和络合剂形成络合物，在 降低溶液过饱和度后Ni(OH)2便沉淀下来。 2、直接沉淀法 直接将碱溶液与镍盐溶液混合，Ni2+与OH-反应生 成氢氧化镍沉淀。不同的条件可得不同结构的 Ni(OH)2。 3、沉淀转化法制备纳米材料 Na2C2O4 NiC2O4（s） 滴加碱溶液 Ni(OH)2纳米 颗粒
五、MH-Ni电池的优缺点 冬与传统二次电池相比，镍氢电池具有以下显著优点： ①电池比能量、比功率较高，约为镍镉电池的115倍； ( ②循环寿命长，安全性好。由于储氢合金在充放电 过程中仅涉及原子的进入和脱出，本身并不作为活 性物质参与电极反应，避免了金属负极（如Zn、Pb及 L)在充放电过程中因反复溶解一沉积导致电极变形 及枝晶生长等问题，使得镍氢电池具备良好的安全 性和循环性能； ③与环境友好，清洁无污染
五、MH-Ni电池的优缺点 与传统二次电池相比, 镍氢电池具有以下显著优点: ①电池比能量、比功率较高, 约为镍镉电池的115倍; ②循环寿命长, 安全性好。由于储氢合金在充放电 过程中仅涉及H原子的进入和脱出, 本身并不作为活 性物质参与电极反应, 避免了金属负极(如Zn、Pb及 L i)在充放电过程中因反复溶解—沉积导致电极变形 及枝晶生长等问题, 使得镍氢电池具备良好的安全 性和循环性能; ③与环境友好, 清洁无污染