1、華南師范大學實驗報告學生甘漢麟學號20112401028專業化學師范年級、班級11化5課程名稱應用物理化學實驗實驗項目800mAh方形鐐氫電池制備與應用實驗類型驗證設計蹤合實驗時間2014年4月日實驗指導老師南俊民實驗評分小組成員王世冰甘漢麟蘇熒蓉藍曉旋陳奕霞1. 、引言實驗背景原電池是利用兩個電極之間金屬性的不同，產生電勢差，從而使電子的流動，產生電流。又稱非蓄電池，是電化電池的一種，其電化反應不能逆轉，即是只能將化學能轉換為電能，簡單說就即是不能重新儲存電力，與蓄電池相對。化學電池按工作性質可分為：一次電池原電池；二次電池可充電電池；鉛酸蓄電池；燃料電池。其中：一次電池可分為：糊式鋅猛電池

2、、紙板鋅猛電池、堿性鋅猛電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰鎰電池、扣式鋅鎰電池、鋅空氣電池、一次鋰鎰電池等。二次電池可分為：鎘鐐電池、氫鐐電池、鋰離子電池、二次堿性鋅猛電池等。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。本次實驗主要是研究鐐氫電池的制備及性質。鐐氫電池在20世紀90年代初實現商業化。與傳統在便攜式用電器中廣泛使用的鐐鎘電池相比，兩者具有相同外形和接近的充放電電壓，因此兩種電池在使用中具有交換性。特別是鐐氫電池使用貯氫合金作為負極活性物質，不但提高了電池充放電容量，而且消除了電池制備和壽命終結后可能產生的鎘污染，因此這種電池稱為可替換鐐鎘電池的綠色電池而得到快速發展。根據這種電

3、池在原材料供給、性能特點等方面所具有的優勢，十多年來在小容量電池市場方面得到快速發展，也有望作為動力電源在混合動力汽車和電開工具中得到應用。2. 實驗目的通過制備方形鐐氫電池，了解化學電源的工作原理和制備方法，學習有關電池的基本概念和知識：正負極、隔膜、黏合劑、電解液、工作原理等，使得自己對日常生活中常見的電池有更加深入和清晰的認識.通過對制備電池性能的測試，掌握表征電池性能的實驗技術。親身實踐電池的制作工作，如點焊鐐網、調試黏合劑、切割和制作電池外殼、輾壓極板等，從而增強個人的動手能力，也對電池制作的過程有了經驗。二、實驗部分銳氫電池的工作原理電極反應如下：(學”表示充電；？”表示放電)正極

4、：Ni(OH)2+OH-?NiOOH+H2。+e-負極：M+xH2O+xe-?MHx+xOH-鐐氫電池的正極活性物質為Ni(OH)2,負極為貯氫合金，正負電極用隔膜分開，加入KOH的電解液。電池充電時，正極中Ni(OH)2被氧化為NiOOH,而負極則通過電解水生成金屬氫化物，從而實現對電能的存儲。放電時，正極中的NiOOH被復原為Ni(OH)2,負極中的氫被氧化為水，同時在這個反應過程中向外電路釋放出電量。實驗儀器與試劑2.1實驗儀器電腦控制充放電儀器，壓片機，烘箱，點焊機，封口機，電化學工作站。2.2實驗試劑氫氧化鐐，貯氫合金粉，隔膜，電池殼，60%PTFE+CMC粘結劑，CoO粉，Ni粉，

5、30%KOH混合溶液。實驗步驟3.1正負極板的裁剪裁剪正負極泡沫鐐共9片，其中正極4片，負極5片，分別用電焊機焊接上鐐條。3.2正負極板的制備正極板的制備正極制備焊接極耳INi(OH)2十添加劑+粘結劑一涂泡沫鐐中f烘干.耦壓、裁剪負極板的制備負極制備焊哼極耳1.氧化鎘+添加劑+粘結劑一涂泡沫裸中一烘干、輾壓.栽弟3.3電池盒的制備根據極板的大小，確定電池盒的規格，用鋸子在有機玻璃板上鋸出電池盒的六個面，并用砂紙打磨平滑，將其中的五個面用AB膠粘連起來，自然放置一天晾干，晾干后檢驗是2個孔。否漏液，不漏即完成電池盒的制備。余下一片用烙鐵鉆3.4電池盒的組裝將9片極板按負-正-負-正-負-正-負

6、-正-負的順序排好，每片極板均用隔膜隔開，將極板緊貼好后放入電池盒中，加入電解液，并將正極和負極鐐條通過已打好的孔穿過電池蓋，用AB膠固定即可。3.5電解液的配制稱取KOH固體含量=85%約8.75g,LiOH約0.75g,加去離子水配成25g溶液，攪拌均勻，使用密度計進行標定，冷卻至室溫后待用。3.6加液檢查往電池蓋中的小孔添加電解液KOH溶液，進行充放電測試。三、結果與討論電池循環充放電曲線圖圖1:電池循環充放電曲線圖電池放電容量隨充放電循環次數關系曲線圖GSO1. 圖2:電池放電容量隨充放電循環次數關系曲線圖數據分析由圖1可知：電池在循環充放電過程中，充放電曲線出現較明顯的周期性，電池電

7、壓可以保持在一定水平，其總體波動不大。在13000min時電壓值依然與0min時電壓值相差不大，說明電池性能比較穩定，充放電電壓穩定。由圖2可知：黑線：電池的實際容量為648.6mAh。紅線：20次循環充放電過程中，電池電壓呈現先上升后下降的趨勢，從第1次到第4次，充放電電流可增大至513.8mAh,隨后開始下降，最后大致下降至240mAh。說明該電池在多次循環過程中放電電流不穩定，容量逐漸變小。通過圖1、圖2得出以下結論：該電池在一次使用過程中性能穩定。但假設經過多次使用，電池的壽命較短。即實際使用價值不高。電池性能不夠優越原因可能有：本組電池有一塊負極板的極耳焊接的不好，可能在涂上負極材料

8、后再次焊接的過程中，焊接點由于高溫而導致焊接點上生成某些金屬氧化物，這些金屬氧化物的電阻可能比負極材料的電阻大，導致電池內阻增大。 組裝電池時極板間貼得不夠緊密，易造成容量過低。 在實驗過程中電解液KOH溶液長時間暴露在空氣中，造成電解液純度不高。已經裝好電極板的電池盒中仍然有較大的空隙，本組組員決定將一小片有機玻璃放入電池盒中以固定好電極板，這塊有機玻璃可能會增加電池的內阻。1. 四、結論儲氫材料從狹義上講，儲氫材料是一種能與氫反應生成金屬氫化物的物質；但是它與一般金屬氫化物有明顯的差異。即儲氫材料必須具備高度的反應可逆性，而且，此可逆循環的次數必須足夠多，循環次數超過5000次。實際上，它

9、必須是能夠在適當的溫度、壓力下大量可逆的吸收和釋放氫的材料。目前，用于鐐氫電池負極儲氫材料的主要是金屬(或合金)儲氫材料，氫幾乎可以同周期表中的各種元素反應，生成各種氫化物或氫化合物，但并不是所有金屬氫化物都能做儲氫材料。2. 記憶效應記憶效應是電池因為使用而使電池內容物產生結晶的一種效應。一般只會發生在鐐鎘電池，鐐氫電池較少，鋰電池則無此現象。發生的原因是由于電池重復的部分充電與放電不完全所致。會使電池暫時性的容量減小，導致使用時間縮短。從此可知，我們在生活中使用鐐氫電池、電池、筆記本電腦電池的時候，不一定要每次都把電量完全耗盡之后再充電。3. 關丁隔膜MHNi電池都是由正、負極板和隔膜組成

10、L,隔膜被置于電池的兩電極之間，允許離子通過而不允許電子通過，它是電池的心臟材料，隔膜品質的優劣直接決定電池性能的好壞一般來說，MH一Ni電池對隔膜的要求如下： 良好的化學穩定性，如耐電解液的強堿等，不易老化，優良的抗氧化能力； 良好的潤濕性和電解液保持能力； 較好的離子傳輸能力和較低的面電阻； 良好的吸收和保持電解液的能力； 具備適宜的孔徑、孔率和透氣性； 足夠好的機械強度。4. 使用前景隨著市場的需求，新型綠色環保鐐氫電池正朝著高容量、小型化、高功率方向發展。鐐氫電池產業將成為21世紀能源領域的重大產業之一。鐐氫電池產業的發展有助于移動通訊，無污染電動車等的高新技術產業的發展，將帶動上游原材料工業的發展。1 五、參考文獻何廣平，南俊民，孫艷輝.物理化學實驗.化學工業出版社，2008,170-174.2 吉縉.預充電對儲氫電極活化的影響.電池，2000,30(1):32-33。3 陳軍等編.化學電源原理、技術與應用.化學工業出