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打破技术壁垒 内蒙研发出镍氢电池负极材料
 
 

近期,国家火炬计划重点项目承担单位内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司打破国外技术壁垒,研发出的具有完全自主知识产权的混合动力汽车用镍氢电池负极材料,通过自治区科技厅组织的专家验收。项目开发的镍氢电池贮氢合金,解决了因较高的比表面积而特别易于氧化和接触不良导致导电和导热性能进一步下降的难题,为新能源动力汽车国产化攻克了一项关键技术。

镍氢动力电池的性能与其正极材料、负极材料、隔膜和电解液的性能以及这些材料在发生电化学反应时的各种电化学行为等有关,其中负极材料贮氢合金是影响镍氢动力电池性能的非常重要的影响因素之一。

目前市售普通AB5贮氢合金尚不能很好的满足镍氢动力电池的发展需要。内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司于2014年开始实施火炬计划——“混合电动汽车用镍氢电池贮氢合金的产业化”项目,经过三年的研究、设计和开发,生产出2款功率型贮氢合金,并在动力型镍氢电池上应用,使动力型镍氢电池高温60℃时放电容量达到常温的84.4%;循环使用800周后容量保持率达到85.3%。

该项目在AB5型动力贮氢合金研发方面,通过对合金中轻稀土镧、铈比例的调整,提高和改善了合金的倍率放电性能以及低温放电性能;通过化学计量比来改善合金的组织结构、相组成、平衡氢压、放电容量、活化性能、循环寿命及高倍率放电性能;通过调整合金中锰的含量,得到适合于动力性贮氢合金所需的PCT平台压力。

在贮氢合金粉末表面处理技术方面,科技人员在国内外率先采用真空蒸发镀膜的方法对贮氢合金粉末进行了镀膜金属镍、铜、铝的表面处理研究。

结果表明真空蒸发镀膜金属技术,可以在不破坏合金原有成分和结构的条件下于合金粉末表面获得均匀的具有良好防腐性能和导电导热性能的金属镀层,可以克服溶液镀膜对合金的腐蚀和氧化破坏问题,明显改善合金的容量、高倍率性能,提高合金循环寿命。

项目在研发A2B7型储氢合金方面,科技人员优化了能够稳定控制A2B7型储氢合金中镁含量及相结构的生产工艺,使合金中A2B7型相的相丰度达到88%以上,并且合金中镁含量与设计值偏差不超过5%。

在此基础上,进一步开发具有超堆垛结构、低成本、低自放电、高容量的A2B7型储氢合金,用于生产高容量镍氢电池。

通过该项目的研发,开发出适合此类合金的生产工艺及生产设备,实现了A2B7型储氢合金的产业化;分别开发出以高倍率低自放电性能为主的A2B7型储氢合金,进一步扩大镍氢电池的应用范围。

内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司利用现有设备和生产工艺,通过对贮氢合金成分和结构的优化设计和控制、熔炼和后处理设备及工艺的改造,试验筛选可用于900公斤以上真空中频感应熔炼炉生产高功率型贮氢合金的配方和工艺参数,以及开发贮氢合金粉末表面处理技术和电沉积表面处理的中试设备和工艺条件,建立一套可单次处理100公斤以上合金粉末的电沉积金属薄膜表面处理装备,最终可实现年产300吨以上可用于混合电动汽车动力镍氢电池的负极贮氢合金粉材料。

 
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