¿Cómo se desarrolla la batería de hidruro metálico de níquel y su situación actual y perspectivas?

La batería de hidruro metálico de níquel es un tipo de batería con buen rendimiento. Las baterías de hidruro metálico de níquel se dividen en baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje y baterías de hidruro metálico de níquel de bajo voltaje. El material activo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (electrodo de NiO), el material activo negativo es hidruro metálico, también conocido como aleación de almacenamiento de hidrógeno (el electrodo se llama electrodo de almacenamiento de hidrógeno) y el electrolito es 6 mol / L de potasio. solución de hidróxido. Como una dirección importante de la aplicación de la energía del hidrógeno, las baterías de hidruro metálico de níquel están atrayendo cada vez más atención.

En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención al desarrollo y la utilización de la energía del hidrógeno porque los combustibles fósiles están cada vez menos en el desarrollo y la utilización a gran escala de los seres humanos. Como una dirección importante de la aplicación de la energía del hidrógeno, las baterías de hidruro metálico de níquel están atrayendo cada vez más atención. Aunque las baterías de nimh son de hecho un buen rendimiento de batería, pero el espacio con baterías de hidruro metálico de níquel son las baterías de nimh (presión de hidrógeno de 3.92 MPa, 40 kg / cm2), como el almacenamiento de hidrógeno a alta presión en el contenedor de pared delgada que se usa fácilmente, y las baterías nimh necesitan catalizador de metales nobles, lo hacen muy caro, el costo de la misma es aceptable para civiles, por lo tanto, en el extranjero desde los años 70 se comenzó a explorar las baterías civiles nimh de bajo voltaje. Las baterías de hidruro metálico de níquel se dividen en baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje y baterías de hidruro metálico de níquel de bajo voltaje. La batería de hidruro metálico de níquel de alta presión fue desarrollada por primera vez por mk lein y jf stokkel en los Estados Unidos a principios de la década de 1970. Las baterías de hidruro metálico de níquel (nimh) están reemplazando a las baterías cdni y se están utilizando en varios satélites.

El material activo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (electrodo de NiO), el material activo negativo es hidruro metálico, también conocido como aleación de almacenamiento de hidrógeno (el electrodo se llama electrodo de almacenamiento de hidrógeno) y el electrolito es 6 mol / L de potasio. solución de hidróxido. El proceso de formación de lámina de electrodo de material activo incluye principalmente el tipo de sinterización, el tipo de pulpa, el tipo de espuma de níquel, el tipo de fibra de níquel y el tipo de infiltración, etc. Existen grandes diferencias en la capacidad y el rendimiento de descarga de corriente grande de los electrodos preparados por diferentes procesos. Generalmente, las baterías se producen mediante diferentes procesos de acuerdo con diferentes condiciones de operación. Las baterías de comunicación y otras baterías civiles se componen principalmente de un electrodo negativo de tipo pulpa y un electrodo positivo de espuma de níquel. Las reacciones químicas carga-descarga son las siguientes [1]:

Electrodo positivo: Ni (OH) 2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

Negativo: M + H2O + e = MHab + OH -

Reacción total: Ni (OH) 2 + M = NiOOH + MH

Nota: M: aleación de hidrógeno; Hab: hidrógeno adsorbido; La ecuación de reacción de izquierda a derecha es el proceso de carga; La ecuación de reacción de derecha a izquierda es el proceso de descarga.

Al cargar, Ni (OH) 2 y OH- en el electrodo positivo reaccionan para formar NiOOH y H2O, y al mismo tiempo liberan e- para formar MH y OH- juntos. Por el contrario, MHab libera H +, H + y OH- para formar H2O y e-, y NiOOH, H2O y e- para formar Ni (OH) 2 y OH-. La fuerza electromotriz estándar de la batería es de 1.319V.

Las baterías de hidruro metálico de níquel se dividen en baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje y baterías de hidruro metálico de níquel de bajo voltaje.

La batería de hidruro metálico de níquel de bajo voltaje tiene las siguientes características: (1) el voltaje de la batería es de 1,2 ~ 1,3 V, que es similar al de la batería de níquel cadmio; (2) alta densidad de energía, más de 1,5 veces mayor que la de la batería de níquel cadmio; (3) se puede cargar y descargar rápidamente con buen rendimiento a baja temperatura; (4) se puede sellar y tiene una fuerte resistencia a sobrecargas y descargas; (5) ninguna formación de cristales dendríticos puede evitar un cortocircuito en la batería; (6) ambiente seguro y confiable sin contaminación, sin efecto memoria. [1]

Las baterías de níquel e hidrógeno de alto voltaje tienen las siguientes características: (1) gran fiabilidad. Tiene una mejor protección contra sobredescarga y sobrecarga, puede soportar altas tasas de carga y descarga y sin formación de dendrita. Tiene buenas características específicas. Su capacidad de relación de masa es de 60 A · h / kg, que es 5 veces mayor que la de la batería de níquel cadmio. (2) ciclo de vida largo, hasta miles de veces. (3) sellado completo, menos mantenimiento. (4) el rendimiento a baja temperatura es bueno, en - 10 ℃, la capacidad no tiene cambios aparentes.

Las baterías Nimh deben mantenerse cuando estén en uso.

(1) evite la sobrecarga durante el uso. Durante el ciclo de vida, se debe evitar la sobrecarga en el proceso de uso. Esto se debe a que es probable que la sobrecarga haga que los electrodos positivo y negativo se expandan, provocando que la materia activa se caiga y el diafragma se dañe, dañando la red conductora y aumentando la polarización óhmica de la batería.

(2) evitar el deterioro del electrolito. Durante el ciclo de vida de las baterías de hidruro metálico de níquel, debe inhibirse el desprendimiento de hidrógeno.

(3) almacenamiento de baterías nimh. El almacenamiento de la batería de hidruro metálico de níquel debe estar a plena potencia, si no hay almacenamiento de energía en la batería para conservar la batería durante mucho tiempo, debilitará la función de aleación de almacenamiento de hidrógeno del cátodo de la batería y reducirá la vida útil de la batería.

(4) cargar después de que se agote la energía. Las baterías de níquel-hidruro metálico y las baterías de níquel-cadmio son iguales, tienen un "efecto memoria", es decir, si la batería todavía está en el estado de energía eléctrica residual durante la descarga del uso de carga repetido, la batería no se utilizará pronto.

Las baterías de hidruro metálico de níquel se han convertido en un producto maduro. En la actualidad, el número de baterías de níquel-hidruro metálico producidas en el mercado internacional el año pasado es de unos 700 millones. La escala y la producción de la industria de baterías de hidruro metálico de níquel de Japón siempre ha estado entre las más altas del mundo. China es rica en metales de tierras raras, que son la materia prima de las baterías de hidruro metálico de níquel. En la actualidad, la investigación y el desarrollo nacionales de la tecnología de procesamiento de materias primas de baterías de hidrógeno y níquel están madurando. Las baterías de hidruro metálico de níquel se pueden usar indistintamente con baterías zn-mn y baterías cd-ni. En el futuro, las baterías circulares se desarrollarán principalmente para la diversidad y comercialización de especificaciones de productos, mientras que las baterías cuadradas se desarrollarán principalmente como fuente de energía de vehículos. Como alternativa a las anteriores baterías de níquel-cadmio, las baterías de ni-mh son las baterías más ecológicas en la actualidad. El cadmio tóxico puede eliminarse antes de que se puedan utilizar los elementos de metales pesados. Las baterías de níquel-hidruro metálico tienen una alta relación de densidad de energía, lo que significa que el uso de baterías de níquel-hidruro metálico puede prolongar eficazmente el tiempo de trabajo del equipo sin agregar peso adicional al equipo digital. Otra ventaja de las baterías de hidruro metálico de níquel es que reduce en gran medida el "efecto memoria" existente en las baterías de hidruro metálico de níquel, lo que hace que las baterías de hidruro metálico de níquel sean más cómodas de usar.

La batería Nimh es la batería secundaria más madura en el campo de HEV. Sin embargo, desde un punto de vista objetivo, la batería de níquel-hidruro metálico también tiene algunas "limitaciones": la tecnología de refinación no está madura, el costo es demasiado alto. También existe un gran peligro oculto es que una vez que la promoción a gran escala, el futuro enfrentará el problema del reciclaje. A largo plazo, la batería ni-mh enfrentará el fuerte desafío de la batería de iones de litio, pero a corto plazo, la batería ni-mh sigue siendo prometedora en la nueva era energética que se avecina.

batería de litio estrella del futuro

Desde su comercialización en 1991, toda la industria de las baterías de iones de litio se ha desarrollado rápidamente. Entre ellos, la batería de polímero de iones de litio es superior a la batería de iones de litio líquido en seguridad, volumen, masa, capacidad y rendimiento de descarga, con una gama más amplia de aplicaciones.

En la quinta exposición internacional de vehículos eléctricos y vehículos de energía limpia de Beijing celebrada recientemente, los periodistas encontraron que casi todos los autobuses eléctricos puros que los fabricantes de autobuses llevaron a la exposición utilizaban baterías de litio. Faw bus UTILIZA una batería de litio, el bus eléctrico puro zhongdaqingshan y el shandong yixing utilizan una batería de fosfato de hierro y litio, y se ha demostrado completamente una variedad de baterías de litio, incluidos los electrones del grupo de fosfato de iones de litio y el grupo de fosfato de iones de litio.

Song jian, vicepresidente ejecutivo del instituto de investigación de ingeniería automotriz de la universidad de tsinghua, dijo que en la actualidad, el 99% de la cuota de mercado global de la batería híbrida es batería ni-mh, y el desarrollo de la tecnología de batería ni-mh en China es relativamente maduro. . Pero el níquel es caro y las baterías de nimh cuestan mucho más de producir que las de litio. En comparación con las baterías de hidruro metálico de níquel, la nueva generación de baterías de litio se reducirá a la mitad de peso, la capacidad de almacenamiento será más del doble y el rango de conducción mejorará enormemente después de una sola carga. Y la vida útil de las baterías nimh alcanzará su límite en los próximos tres a cinco años. A largo plazo, la batería de litio se convertirá en una fuente de energía más confiable para el desarrollo de vehículos de nueva energía en el futuro.

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