1. NiCd蓄電池
早在1899年,NiCd蓄電池就已發(fā)明,于1947年實現(xiàn)完全密化的NiCd蓄電池,一直應用至今。長時間的應用表明,NiCd蓄電池不失為一種高性能和高可靠性的蓄電池。
如今的NiCd蓄電池,在發(fā)泡鎳或鎳纖維狀基體上附著大量NiOOH活性物質(zhì)作為正極,以重金屬鎘Cd作為負極,一同置進電解液(KOH溶液)中,經(jīng)密封后構成蓄電池。該蓄電池容器內(nèi),進行的電化學反應如下:
這個電化學反應的特征在于,明明看到作為電解液成分的KOH,但它并不直接參與電化學反應。由于制造蓄電池時使負極的容量大于正極的容量,當過充電時只能看到由正極產(chǎn)生的氧(O2);由于負極殘留未被充電部分,不產(chǎn)生氫(H2);由于產(chǎn)生的氧(O2)被負極吸收,所以可以實現(xiàn)密封。
從NiCd蓄電池的電化學反應機理得知,它是依靠OH-離子快速移動,反應比鋁酸蓄電池平穩(wěn)。因此,它的重要特征是放電容量盡管在大電放逐電時也不出現(xiàn)低下現(xiàn)象(可維持1.2 V端電壓)。結晶結構基本上不因充放電而變化,使用壽命較長。
2. NiMH蓄電池
美國和荷蘭都對能吸躲氫的合金MH(Hydrogen Storing alloy metal)開展研究,并試圖用于開發(fā)蓄電池。世界上出現(xiàn)NiMH蓄電池商品是在20世紀九十年代初,發(fā)展卻十分迅速。實踐證實,通過適當組合La、Ce、Pr和Nd等稀土元素能形成吸躲氫的合金MH,它所能開釋/吸躲的氫H2量相當大,例如,1cc的液體氫能變成784cc的氫氣,而1cc體積的吸躲氫的合金MH卻能開釋出1000cc的氫氣。
在NiCd蓄電池里,只要利用吸躲氫的合金MH取代有毒的重金屬Cd(鎘),便形成對環(huán)境無污染的綠色蓄電池NiMH,其電化學反應如下:
由于設計時可像NiCd蓄電池一樣也把負極MH的容量制成足夠大,當過充電時由正極放出的氧氣可被MH中的氫氣還原,使蓄電池可實現(xiàn)密封。NiMH蓄電池和NiCd蓄電池一樣,大電放逐電時可維持平穩(wěn)的1.2V端電壓。值得稱道的是NiMH蓄電池的廢棄物不污染環(huán)境,而NiCd蓄電池廢棄物(若不回收)必將造成環(huán)境污染。
NiMH蓄電池的負極材料結構和電化學反應機理不同于NiCd蓄電池,它的能量密度和使用壽命都比NiCd蓄電池優(yōu)越,從而也能開拓出更廣闊的應用市場。正是由于這種緣故,世界各產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家都高度重視NiMH蓄電池的研究與開發(fā)。據(jù)報道,我國有色金屬研究院的科研職員對MH合金已開展很深進的研究,并且獲得可喜的新進展。
3. LIB蓄電池
以金屬鋰Li作為負極的一次性電池,口碑很好。因此,各產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家都試圖利用Li制造蓄電池,1979年,加拿大MoLi-Energy公司的鋰金屬蓄電池在手機里起火的事故,曾迫使鋰金屬蓄電池一度退出市場。但是,由于鋰Li金屬作為負極的蓄電池具備理想的性能,各國仍在潛心研究與開發(fā)。