（机械制造及其自动化专业论文）镍氢动力电池正极极板制备工艺理论研究与装备开发.pdf

p h d d i s s e r t a t ：i o n t h er e s e a r c ho f p r o c e s st h e o r ya n de q u i p m e n t o f n i c k e lm e t a l h y d r o g e np o w e rb a t t e r y 一 一 p o s i t i v ep l a t ep r e pa r a t i o n b y m ag u a n g j u n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rg o n gy a d o n g p r o f e s s o rc a ig u a n g q i n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a r c h2 0 0 9 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 眈 j 恳。 学位论文作者签名： 研花 日 期：少穆。7 ：g 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年函 学位论文作者签名：马步彩 签字日期：2 汐d 1 7 r 厂3 翩签名：锨始 j 7 签字日期：二汐秒夕7 ，彦 。 一 东北大学博士学位论文摘要 镍氢动力电池正极极板制备工艺理论研究与装备开发 摘要 镍氢动力电池的研究开发一直是国际上一系列重大科技发展计划的热点之 一，而电池极板制备技术及其装备的开发是制约镍氢动力电池发展的关键，针对 这一关键问题，东北大学先进制造技术及自动化研究所与沈阳东鹏电池装备有限 公司共同开发了镍氢动力电池正极板制备的自动化生产线，这对于提高我国整个 电池行业的水平，提高其在国际市场上的竞争力是当务之急。 本文首先介绍了镍氢动力电池极板制备技术、选题背景及其国内外的发展历 史和研究状况。阐述了镍氢动力电池极板制备技术及其装备的特点和应用前景。 对镍氢动力电池极板制备关键技术及其装备进行了较为系统的研究，其主要研究 内容与成果如下。 ( 1 ) 对正极基板分类的研究表明，卷状发泡镍适合于连续自动化生产；通 过扫描电镜分析，化学镀、真空溅射的发泡镍都具有光滑的表面，而采用浸渍石 墨涂层发泡镍的表面很粗糙，而且有相当数量的封闭孔，这些孔对极板涂布有不 利的影响。研究了发泡镍抗拉强度与其面密度的关系；通过对发泡镍的镀层厚度 分布系数( t d r ) 的研究得知，如果t d r 值大，表明发泡镍内部较脆弱。在极板 卷绕时，容易断裂，在极板轧制过程中，发泡镍也容易断筋，而且还会导致电池 内阻增加。 ( 2 ) 通过对正极基板在预压过程中变形规律的研究表明，在三类基板中，发 泡镍的延伸率最大，复合材料次之，纤维镍最小。针对动力电池极板广泛使用的 发泡镍在预压过程中的受力状况和变形进行了分析，得出的结论是预压辊直径变 化对正极基板延伸率的影响很小。 ( 3 ) 对动力电池正极基板预留集流体焊道的各种技术进行了分析研究，探讨 了高压水流冲洗与真空吸附技术清理焊道活性物质的机理。 ( 4 ) 通过对正极极板涂布影响因素的分析表明，发泡镍的孔型和孔率对极板 涂布的影响很小；n i ( o h ) 2 粒度和形状对极板涂布的影响较大； 浆料的黏度和流 动性对极板涂布的影响很大，若浆料黏度太低或者太高，将导致极板上浆量不足。 ( 5 ) 通过对正极极板的各种涂布方法的分析研究，提出了恒压力涂布与精密 刮涂技术复合的工艺方法，彻底解决了极板表面浮粉问题；解决了如何检测极板 涂布活性物质密度均匀性的问题。 一t t 东北大学博士学位论文摘要 ( 6 ) 通过对正极极板在轧制过程中变形机理研究表明，轧辊直径变化对极板 延伸率的影响很大；并建立了轧辊半径与极板轧制前和轧制后的厚度关系方程式； 压力变化对极板延伸率的影响很小。极板的压比对其延展率的影响，二者是指数 关系，一般，压比r r l 越大，延伸率6 也越大。 ( 7 ) 针对合浆工艺过程，建立了模糊控制模型，并建立了最佳转速和最佳混 合搅拌时间的模糊全自动浆料混合系统的模糊控制规则；对极板涂布烘干这个非 常复杂而又难以控制的过程，采用专家智能控制，并确立了极板生产过程的知识 库结构；对极板轧制厚度的控制，采用了非线性神经网络控制系统。 ( 8 ) 通过生产装备的实际运行证明了，镍氢动力电池正极极板制备工艺原理 是正确的，设备结构合理，其性能稳定可靠。 关键词：正极板制备镍氢动力电池模糊控制专家智能控制神经网络控制 一i i i t h er e s e a r c ho fp r o c e s st h e o r ya n de q u i p m e n t o f n i c k e lm e t a l h y d r o g e np o w e rb a t t e r y p o s i t i v ep l a t ep r e p a r a u o n a bs t r a c t t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fn i c k e l h y d r o g e np o w e rb a t t e r yh a sb e e n o n eo f t h eh o ti nas e r i e so fm a j o ri n t e r n a t i o n a ls c i e n c ea n d t e c h n o l o g yd e v e l o p m e n tp l a n b u t , t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fp r e p a r a t i o n o ft h ec e l lp l a t et e c h n o l o g y a n di t s e q u i p m e n ta r ec o n s t r a i n i n gn i c k e l h y d r o g e nb a t t e r yd e v e l o p i n g i nr e s p o n s e t o t n l s c r i t i c a lp r o b l e m ，t h ea d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yo fn o r t h e a s t e r nu n 1 v e r s i t y a n ds h e n y a n gi n s t i t u t eo fa u t o m a t i o na n db a t t e r ye q u i p m e n to f d o n g p e n gl t d j 0 1 n l y d e v e l o p e dt h ep r e p a r a t i o no fn i c k e l - h y d r o g e nb a t t e r yp l a t e a u t o m a t i cp r o d u c t l o n l i n e , w h i c hi sap r i o 哪t oi m p r o v et h el e v e lo f t h ee n t i r eb a t t e r yi n d u s t r ya n d t o1 m p r o v e1 s i n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i v e n e s so f t h em a r k e ti no u rc o u n t r y 。 t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep r e p a r a t i o no fn i c k e l - h y d r o g e nb a t t e r yp l a t e t e c h n o l o g y ， c h o i c eo fb a c k g r o u n da n dh i s t o r yo ft h ed e v e l o p m e n ta n d t h es i t u a t i o no fr e s e a r c ha t h o m ea n da b r o a d a n di te x p o u n d st h ec h a r a c t e r i s t i c s a n da p p l i c a t i o np r o s p e c t so 士 n i c k e l h y d r o g e np o w e rb a t t e r yt e c h n o l o g ya n di t se q u i p m e n t ，w e c a m e s u tam o r e s v s t e m a t i cs t u d yo nt h ek e yo ft e c h n o l o g i e s a n de q u i p m e n to ft h en i c k e l - h y d r o g e n b a t t e r yp l a t ep r 印a r a t i o n t h r o u g h s t u d y i n g ，t h em a i n c o n c l u s i o n sa r ed r a w na s f o l l o w s ： ( 11 i th a ss h o w nt h r o u g hs t u d y i n gt h ec l a s sc l a s s i f i c a t i o n o fc a t h o d es u b s t r a t et h a t v o l u m eo f n i c k e l 1 i k ef o a m a r es u i t a b l ef o r a u t o m a t e dp r o d u c t i o n ； c h e m l c a l p l a t i n g ，v a c u u ms p u t t e r i n go fn i c k e l f o a mh a v eas m o o t hs u r f a c et h r o u g hs c a n n i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p yw i t ha n a l y z i n g a n dt h eu s eo fi m p r e g n a t e df o a m n i c k e lc o a t e d g r a p h i t es u r f a c ei sv e r yr o u g h ，b u tt h e r ei s ac o n s i d e r a b l en u m b e ro fc l o s e d - h o l e , t h e h o l eo nt h ep l a t ec o a t i n g h a sa na d v e r s ei m p a c t a n di ts t u d i e dt h et e n s i l es t r e n g t ho t n i c k e lf o 锄n o o d l ei n s t e a do ft h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n d e n s i t y i th a ss h o w nt h r o u g h s t u d y i n gt h et h i c k n e s sd i s t r i b u t i o nc o e f f i c i e n t ( t d r ) o f f o a mn i c k e lc o a t i n gt h a t1 tt h e t d rv a l u ew a sl a r g e ，t h ei n t e r n a ln i c k e lf o a m w a sm o r ef r a g i l e a tw i n d l n gp l a t e ，1 t1 s 东北大学博士学位论文 e a s yt of r a c t u r ei nt h ep l a t er o l l i n gp r o c e s s ，a n dt h en i c k e lf o a mc a ne a s i l yc u tt e n d o n s ， b u ti ta l s oc a u s et h eb a t t e r yt oi n c r e a s er e s i s t a n c e ( 2 ) i th a ss h o w nt h r o u g hs t u d y i n gt h ep r o c e s so fp r e d e f o r m a t i o ni nc a t h o d e s u b s t r a t eb yp r e s s u r et h a ta tt h et h r e et y p e so fs u b s t r a t e ，t h ee l o n g a t i o no fn i c k e lf o a m w a st h el a r g e s t ，f o l l o w e db yc o m p o s i t em a t e r i a l s ，f i b e rn i c k e lw a sm i n i m u m f o c u s i n g o nt h ef o a mn i c k e lw h i c hw a sw i d e s p r e a du s e do fp l a t ea g a i n s tb a t t e r yp o w e ri nt h e p r o c e s so fp r e l o a d i n gt h ef o r c ea n dd e f o r m a t i o na r ea n a l y z e da n dc o n c l u d e dt h a tt h e p r e - r o l ld i a m e t e rc h a n g eo nt h ep o s i t i v ee x t e n s i o no ft h er a t eo fs u b s t r a t eh a sl i t t l e e f f e c t ( 3 ) i th a ss t u d i e dav a r i e t yo ft e c h n o l o g yt h a tp o w e rb a t t e r yp o s i t i v ep l a t et h a t r e s e r v er o a d o fc o l l e c t o r s u b s t r a t es o l d e r d i s c u s sa b o u tw e l dm e c h a n i s mo fa c t i v e s u b s t a n c e s o ft h eh i g h p r e s s u r ew a t e rw a s h i n ga n dv a c u u mt e c h n o l o g yt oc l e a r a b s o r p t i o n ( 4 ) i tw a ss h o w nt h r o u g ha n a l y z i n gt h ei m p a c to fc a t h o d ep l a t ec o a t e df a c t o r st h a t t h ep a s sa n dp o r o s i t yo fn i c k e lf o a mw a sn om o r et h a nas m a l le f f e c t so np l a t ec o a t i n g p a n i c l es i z ea n ds h a p eo fn i ( o h ) 2w a sm o r et h a nag r e a te f f e c to nt h ep l a t ec o a t i n g v i s c o s i t ya n dm o b i l i t yo fs l u r r yw a sm o r et h a nag r e a te f f e c to np l a t ec o a t i n g i ft h e s l u r r yv i s c o s i t yi st o ol o wo rt o oh i g h ，i tw i l ll e a dt oi n a d e q u a t es i z i n gp l a t e ( 5 ) t h r o u g ha n a l y z i n ga n ds t u d y i n gt h ev a r i e t yo fc o a t i n gm e t h o d so fc a t h o d e p l a t e ，a n dp r o p o s e dam e t h o do fc o n s t a n tp r e s s u r ea n dp r e c i s i o nc o a t i n gt e c h n o l o g y 刮 涂c o m p l e xp r o c e s s e si no r d e rt oc o m p l e t e l yr e s o l v et h ep r o b l e m 浮粉s u r f a c ep l a t e ， r e s o l v et h eu n i f o r m i t yo fd e n s i t yp r o b l e mt h a th o wt od e t e c t i v ee l e c t r o d ea c t i v e s u b s t a n c ec o a t i n g ( 6 ) t h r o u g hs t u d y i n gt h ep r o c e s so fc a t h o d ep l a t er o l l i n g ，i tw a ss e tu pt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et h i c k n e s so ft h ee q u a t i o n ，w h i c hi sb a s e do nt h eb e f o r ea n d a f t e ro fp l a t er o l l i n gw i t hr a d i u so ft h er o l l e r i th a ss h o w nt h r o u g hs t u d y i n gt h ep l a t e d e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo fr o l l i n g r o l ld i a m e t e rw h i c hi sc h a n g e do nt h ep l a t e ，h a sa g r e a ti n f l u e n c eo nt h ee l o n g a t i o n s t r e s sw h i c hi sc h a n g e do nt h ep l a t eh a sal i t t l e i n f l u e n c eo nt h ee l o n g a t i o n t h ee f f e c to fe l o n g a t i o nw h i c hi sc a u s e db yr a t i oo fs t r e s s ， t h a tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et w oa r ee x p o n e n t ，i ng e n e r a l ，t h eg r e a t e ro ft h es t r e s s o fr a t i omi s ，t h eg r e a t e ro fe l o n g a t i o n6i s ( 7 ) f o c u s i n go np r o c e s so fs l u r r yc o m b i n e d ，w es e tu paf u z z yc o n t r o lm o d e l ，a n d s e tu pt h eb e s tm i x i n gs p e e da n dt h eb e s tt i m eo ff u z z ya u t o m a t i cs i z i n go fh y b r i d s y s t e mo ff u z z yc o n t r o lr u l e s u s ee x p e r t si ni n t e l l i g e n tc o n t r o lt oc o n t r o lt h ep r o c e s s v 东北大学博士学位论文a b s t r a c t o fw h i c hi sd i f f i c u l ta n dc o m p l i c a t e di nd r y i n gt h ec o a t i n g a d o p ti n t e l l i g e n tc o n t r o l e x p e r t s ，a n de s t a b l i s h e dt h ep r o d u c t i o np r o c e s so fk n o w l e d g eb a s ep l a t es t r u c t u r e ；u s e t h en o n l i n e a rn e u r a ln e t w o r kc o n t r o ls y s t e mt oc o n t r o lt h et h i c k n e s so fp l a t er o l l i n g ( 8 ) i ti sp r o v e dt h a tt h et h e o r yo fn i c k e lh y d r o g e nb a t t e r yp o s i t i v ep l a t ep r e p a r a t i o n p r o c e s si sc o r r e c t a n ds t r u c t u r ei sr e a s o n a b l e ，s t a b l ea n dp e r f o r m a n c ei sr e l i a b l ea f t e r t h ea c t u a lo p e r a t i o no fp r o d u c t i o ne q u i p m e n t k e yw o r d s ：p r e p a r a t i o no fp o s i t i v ep l a t e ；n i c k e l - h y d r o g e nb a t t e r y ；f u z z yc o n t r o l ； e x p e r ti n t e l l i g e n tc o n t r o l ；n e u r a ln e t w o r kc o n t r 0 1 v i 东北大学博士学位论文目录 目录 声明i 中文摘要i i a b s t r a c t i v 第一章绪论1 1 1 选题背景1 1 2 镍氢动力电池及其极板制造技术的国内外发展概况3 1 3 镍氢动力电池及其极板制造技术的发展方向9 1 4 本文的主要工作1 0 第二章正极基板的分类及其性能研究1 2 2 1 正极基板的分类1 2 2 1 1 发泡镍的分类1 2 2 1 2 纤维镍的分类1 3 2 2 发泡镍的主要性能1 3 2 2 1 发泡镍的生产方法1 3 2 2 2 发泡镍的结构1 5 2 2 3 发泡镍的机械性质1 5 2 2 4 发泡镍的镀层厚度分布系数1 6 2 3 正极基板在预压过程中的变形规律1 7 2 3 。1 正极基板在预压过程中的受力分析1 7 2 3 2 正极基板在预压过程中的变形分析1 8 2 3 3 预压辊直径变化对正极基板延伸率的影响1 9 2 3 4 发泡镍的厚度预压量变化对其延伸率的影响2 0 2 4 本章小结2 0 第三章正极极板浆料混合过程的研究2 2 3 1 概述2 2 3 2 正极极板浆料混合过程2 2 3 2 1 物料称重2 2 一v i i 东北大学博士学位论文 目 录 3 2 2 合胶2 2 3 2 3 电极浆料混合2 2 3 3 实验设计2 3 3 3 1 n i ( o h ) 2 的选择2 3 3 3 2 物料加入量2 3 3 3 3 黏合剂的分散性和其加入量的选择2 3 3 3 4 去离子水加入量2 3 3 3 5 桨叶转速的确定2 4 3 3 6 浆料混合时间2 4 3 3 7 浆料混合质量测试2 4 3 4 实验结果与讨论2 4 3 4 1n i ( o h ) 2 类型对合浆过程的影响2 4 3 4 2n i ( o h ) 2 粒度对合浆过程的影响2 5 3 4 3 物料加入量对合浆过程的影响2 5 3 4 4 黏合剂的分散性和其加入量的选择2 5 3 4 5 去离子水加入量2 6 3 4 6 桨叶转速的确定2 6 3 5 本章小结2 7 第四章正极极板预留集流体焊道和涂布方法的研究2 8 4 1 各种预留集流体焊道方法的特点2 8 4 1 1 正极极板涂布前滚焊极耳2 8 4 1 2 正极极板涂布前贴胶带保护焊道2 8 4 1 3 正极极板涂布后高压水力清洗焊道2 8 4 1 4 正极极板涂布烘干后清理焊道2 9 4 2 分析常规的先焊接集流体与粘贴保护材料技术的利弊2 9 4 3 探讨高压水流冲洗与真空吸附技术清理焊道的机理2 9 4 4 正极极板各种涂布方法特点3 0 4 4 1 表面刮涂3 0 4 4 2 浸润涂布3 0 4 4 3 辊轮涂布30 4 4 4 恒压力涂布与精确刮涂复合技术31 4 5 影响恒压力涂布的各种因素分析31 4 5 1 发泡镍的影响31 一v t i i 东北大学博士学位论文 目 录 4 5 2 4 5 3 4 5 4 4 5 5 4 5 1 1 发泡镍孔型的影响31 4 5 1 2 发泡镍孔率和面密度的影响3 2 n i ( o h ) 2 的物理性能对正极极板涂布的影响3 2 4 5 2 1 n i ( o h ) 2 的表面形貌、粒径及粒径分布对极板涂布影响3 2 4 5 2 2n i ( o h ) 2 的堆积密度对正极极板涂布的影响3 4 n i ( o h ) 2 堆的流动性和沉降性对极板涂布的影响3 5 浆料黏度对正极极板涂布的影响35 涂布头沟道形状对正极极板涂布的影响3 6 4 5 5 1 矩型沟道37 4 5 5 2 园型沟道37 4 5 5 3 变截面积沟道38 4 5 5 4 流场研究39 4 6 恒压力涂布的实验设计3 9 4 6 1 发泡镍的选择3 9 4 6 2 n i ( o h ) 2 类型和粒径的选择3 9 4 6 3 浆料黏度的确定4 0 4 6 4 涂布头沟道截面形状的设计4 0 4 6 5 涂布头腔体的设计4 0 4 6 6 正极极板性能测试：4 0 4 6 7 整体电池测试4 0 4 7 实验结果与讨论4 1 4 7 1 发泡镍面密度和厚度对极板容量、强度、内阻的影41 4 7 2n i ( o h ) 2 对极板容量的影响4 3 4 7 3 浆料黏度的影响4 3 4 7 4 涂布头沟道截面的影响4 3 4 7 5 涂布头腔体形式的影响4 4 4 8 本章小结4 5 第五章正极极板轧制工艺及参数选择4 7 5 1 正极极板轧制工艺过程及工艺原理4 7 5 1 1 正极极板轧制成型过程4 7 5 1 2 正极极板轧制工艺原理4 7 5 2 轧机的操作原理和设备参数4 9 5 3 轧机的构造5 0 t x 东北大学博士学位论文 目 录 5 4 正极极板轧制的特点5 1 5 5 正极极板在轧制过程中的变形规律研究5 2 5 5 1 正极极板轧制前后的表面和断面形貌分析5 2 5 5 2 轧制力变化对正极极板厚度和延伸率的影响5 4 5 5 3 轧辊直径变化对正极极板延伸率的影响5 5 5 5 4 正极极板的压比与延伸率的关系5 6 5 6 本章小结5 6 第六章正极极板制备过程的智能控制5 7 6 1 浆料混合过程及性能的模糊控制系统5 7 6 1 1 浆料的混合系统5 7 6 1 2 合胶5 7 6 1 3 合浆5 7 6 1 4 合浆系统的模糊控制5 8 6 2 正极极板涂布烘干过程的专家智能控制系统5 9 6 2 1 正极极板涂布的目的5 9 6 2 2 正极极板涂布烘干过程5 9 6 2 3 正极极板涂布烘干过程的专家智能控制6 0 6 3 正极极板轧制厚度的非线性神经网络控制系统62 6 3 1 正极极板轧制过程的分析与控制6 2 6 3 2 正极极板轧机建模与控制6 2 6 3 3 用神经网络进行对象建模6 5 6 3 4 应用神经网络模型的非线性控制系统6 6 6 3 5 仿真结果比较6 7 6 4 控制系统6 8 6 4 1 概述6 8 6 4 2 基本配置6 9 6 4 3 系统操作过程7 1 6 4 4 系统故障处理7 3 6 5 本章小结7 3 第七章正极极板轧机设计7 4 7 1 轧机结构设计7 4 7 1 1 设计要求7 4 。x 东北大学博士学位论文 目录 7 1 2 总体方案的设计制定7 4 7 1 3 选择电机7 5 7 1 4 分配传动比7 6 7 1 5 传动装置的运动以及动力参数计算7 7 7 1 6 传动件的设计7 8 7 1 7 轴承的选择8 0 7 1 8 轧辊轴的设计及强度计算8 0 7 2p r o e 软件功能特点简介8 2 7 2 1p r o e n g i n e e r 的简单介绍8 2 7 2 2 常用模块8 4 7 2 3p r o e n g i n e e r 各操作界面的功能特点8 5 7 3 零件的设计和装配88 7 3 1 零件的设计8 9 7 3 2 零件的装配9 2 7 4 工程图的制作9 5 7 4 1 工程图的功能与模式9 5 7 4 2 视图的操作9 5 7 4 3 尺寸的创建与修改9 7 7 4 4 工程图及视图的比例9 8 7 4 5 零件工程图的创作9 8 7 5轧机系统的运动仿真及其爆炸图的建立1o o 7 5 1m e c h a n i s m 的操作流程及其指令机构10 1 7 5 2 建立运动模型10 2 7 5 3 爆炸图的建立及动画演示10 3 7 6 轧辊的有限元分析10 5 7 6 1 结构分析的工作流程10 5 7 6 2 模型的类型及其理想化10 6 7 6 3 约束和载荷10 7 7 6 4 建立分析及获取结果10 7 7 7 正极极板轧机安装111 7 8 本章小结1 1 2 第八章正极极板生产线开发与工艺参数选择1 1 3 8 1 正极极板制备工艺过程布局1 13 一x t 东北大学博士学位论文目录 8 2 正极极板制造装备113 8 2 1 正极基板预压机113 8 2 。2 正极极板涂布机1 14 8 2 3 正极极板烘干炉116 8 。2 4 正极极板轧机116 8 2 5 正极极板剪切机117 8 2 6 纠偏机1 1 8 8 3 正极极板制备过程工艺参数选择1 19 8 4 本章小结1 1 9 第九章结论与建议1 2 1 9 1 结论12 1 9 2 建议1 2 1 参考文献1 2 3 致谢1 3 5 作者简历1 3 6 攻读博士学位期间发表的论文13 7 附录一1 3 8 东北大学博士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景 镍氢( n i m h ) 动力电池的研究开发一直是国际上一系列重大科技发展计划的 热点之一，基于新材料和新技术的高能量、无污染、可循环使用的绿色电池新体 系不断涌现。正如，储氢合金的实用化研究直接导致了镍氢电池的诞生并迅速发 展成新一代便携式电子产品的支持电源。除作为电子信息领域迫切需求的小型移 动电源外，镍氢电池也已经成为电动车和电动工具的动力电源。 据目本野村综合研究所公布：2 0 0 8 年前电动汽车和混合电动汽车中的动力电 池将以镍氢电池和锂电池为主，2 0 10 年后镍氢动力电池还有强劲的上升趋势，并 占重要地位。2 0 1 0 年绿色动力电池市场将超过2 4 0 亿美元。显然，绿色动力电池 的产业发展将对国民经济产生巨大影响。 镍氢动力电池由于具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环 境污染等优点，已成为世界各国竞相研制和开发的新动力源【2 】。镍氢电池是美国近 年来开发的新型高性能二次电池，但日本在生产技术和规模化上发展最快。其正 极板活性物质采用氢氧化亚镍，负极板活性物质采用贮氢合金，电解质主要采用 氢氧化钾。目前市场上销售的镍氢电池主要采用稀土镍系储氢合金电极材料。a a 型镍氢电池额定容量从1 9 9 0 年的1 0 5 0 m a h 提高到2 0 0 8 年的2 8 0 0