镍氢电池具有无毒、无环境污染、无记忆效应、快速充放电等优点,备受关注。然而到目前为止,以高能量储氢合金如含镁合金为负极活性物质的镍氢电池仍未得到实际应用,主要原因是该电池在碱液中易受腐蚀,存在寿命短等问题。 人们采用了很多方法试图降低该类电池负极材料的腐蚀程度,但成效都不明显。固体电解质尤其是以聚合物为主体的固体电解质由于无液漏问题、易成型等优点,越来越受到人们的重视。其中聚丙烯酸(PAA)碱性聚合物电解质是一类具有高电导率的电解质。因此本论文针对含镁合金电极存在的问题,用PAA碱性聚合物电解质取代碱性水溶液,组装了具有高能量密度的聚合物镍氢电池。 首先,采用溶剂法成功制备了PAA碱性聚合物电解质薄膜。 其次,对该薄膜的物相结构、热稳定性及电导率进行了测试分析。结果表明,随着KOH含量的增加,晶态的PVA更加趋近于非晶态。当PAA和KOH的质量比为32:68时,该薄膜有最大的电导率(室温),为2.7x10-2S/cm。之后随着KOH的含量继续增加,体系中出现KOH的晶相,造成了体系的离子电导率下降；PAA薄膜中存在KOH-H2O相和聚合物相。聚合物相起骨架支撑作用,真正起导电作用的是KOH-H2O相。该体系电荷传递方式遵循Arrhenius模型；PAA电解质薄膜还具有较宽的电化学窗口,表现出良好的电化学稳定性能。 最后,以PAA:KOH=32:68聚合物薄膜为电解质、含镁AB3型储氢合金为负极活性物质,组装了聚合物镍氢电池。实验结果表明,该聚合物电池具有良好的充放电性能、倍率性能、循环寿命和荷电保持能力。其0.2C放电容量为320mAh/g：充放电循环50周期后,放电容量仍可以达到288mAh/g,占最高放电容量的90％左右,高于以碱性水溶液为电解质的镍氢电池80％的容量保持率；电池充满电,开路放置15天后,放电容量仍能达到64mAh/g,为最高放电容量的20％左右,高于以碱性水溶液为电解质的镍氢电池10％的荷电保持能力；交流阻抗结果表明,该AB3合金电极在以聚合物为电解质的体系中,谱图由两个半圆和一条斜线组成,高频区小半圆对应于电化学反应过程,低频区大半圆对应于氢的吸附过程,斜线是与氢的扩散有关的Warburg阻抗；热重分析和拉曼光谱结果表明,循环50周期后,该碱性聚合物电解质除有少量水的减少之外,基本特征峰仍然存在,说明该碱性聚合物电解质还具有较好的稳定性能。 以上结果表明,PAA碱性聚合物电解质有望应用于实际的碱性二次电池中。