NI/MH电池负极材料的发展

    最早被用作镍氢电池负极材料进行研发的是LaNi5合金。1973年，EWE等人［9］首次将LaNi5合金用于电化学吸放氢研究，但是反复的吸放氢循环引起了合金的持续粉化，导致合金电极的放电容量在充放电循环过程中迅速衰减，从而限制了LaNi5合金在Ni/MH 电池中的实际应用。20世纪80年代中，WiLLiaMs［10］采用元素替换的方法制备出了La－Nd－Ni－Co－a1等多元合金，该系列合金吸氢后的晶胞体积膨胀率显著下降，使得合金的抗粉化和抗腐蚀能力明显增强，极大地提高了合金电极的电化学循环寿命。为了降低成本和进一步提高合金的性能，以其他稀土元素（如CE、Pr、Nd、sM、Y以及混合稀土MM）部分替代a侧的La，以其他过渡族元素（如Co、MN、Cu、aL、FE、sN、Cr等）部分替代B侧的Ni，制备出了一系列性能优异的合金。因此，品类繁多、性能各异的稀土基aB5及aB5＋型贮氢合金在世界范围内诞生，相关的应用研究也广泛地开展。
 

    此后，人们相继开发出了MM－Ni－Co－MN－aL－Ti等多种aB5型混合稀土系贮氢合金，它们的最大放电容量可达300～320Ma·H/g。目前，Ni/MH电池用稀土基aB5及aB5＋ｘ型合金已在世界范围内实现工业化生产，成为国内外Ni/MH 电池产业中主要的负极材料。1988年，镍氢电池进入了实用化阶段，日本开始规模化生产的时间是1990年，从此之后产量倍增。目前日本的东芝、三洋和松下三家公司形成了三足鼎立的格局，市场份额的比例分别为40％、30％和20％，生产规模已达1500万只/月。除作为电子信息领域迫切需求的小型移动电源外，镍氢电池可能成为电动车的电源之一。到2014年，在混合动力车领域，日本镍氢电池市场产值将超过铅酸蓄电池市场产值。2014年镍氢电池市场产值将达2078亿日元，较2008年增长230％，而铅酸蓄电池的产值仍将在1632亿日元附近。我国在储氢合金及Ni/MH 电池的研究开发领域起步也比较早。2005年以来，中国稀土储氢材料和镍氢电池的产量超过日，“十一五”末，我国小型Ni/MH 电池产量达11亿只，相应的储氢合金产能达到2．4万T/a，产量1．75万T/a的水平，占全球产量的60％以上，成为全球最大的生产国。

    随着现代便携式电子产品、通讯设备和电动车等的迅速发展，作为化学电源使用的镍/金属氢化物（Ni/MH）电池以其较高能量密度、良好的耐过充/放电性能和清洁无污染等优点而得到了广泛的应用。如今Ni/MH 电池的发展已经步入一个新的阶段，尤其是具有高能量密度、长寿命特点的小型电池及混合动力或电动车用高能量密度、大功率和长寿命的动力电池已成为全世界研发的热点。