Development of fast kinetics metal hydride alloys and battery electrodes for high power applications

• Research unit: EU RFP
• Project number: 95.0073-1

Key words (English)

Metal hydrides; electrodes; kinetics

Alternative project number (English)

EU project number: BRPR-CT95-0136

Research programs (English)

EU-programme: 4. Frame Research Programme - 2.1 Industrial and materials technologies

Short description (German)

Siehe Abstract

Further information (English)

Full name of research-institution/enterprise:
Université de Fribourg
Groupe de Recherche Physique du Solide

Partners and International Organizations (German)

Coordinator: Gesellschaft für Elektrometallurgie GmbH (D)

Abstract (German)

Das Projekt hatte zum Ziel, eine Metallhydrid-Elektrode zu entwickeln, welche sich mit mindestens 10C (Entladung in einer Zehntel-Stunde) entladen lässt. Der Markt der kabellosen, schnell lad- und entladbaren Werkzeuge für Profihandwerker wird anvisiert.

In der ersten Phase des Projektes haben wir das Modellsystem Lm(Ni3.6Co0.7Al0.3Mn0.4)a mit 0.96 £ a £ 1.12 untersucht. Die stöchiometrische Legierung (~a = 1) zeigt die grösste maximale Entladekapazität und die beste Schnellentladbarkeit. Das Legierungspulver des Modellsystems kann durch ein spezielles Verfahren, welches an der Universität Stockholm entwickelt wurde, an der Oberfläche so modifiziert werden, dass die Kinetik der daraus hergestellten Elektroden stark verbessert wird. Die Schnellentladbarkeit kann auch durch verändern der Morphologie beeinflusst werden. Wir haben festgestellt, dass schnell abgekühlte Legierungen mit vielen kleinen Körnern und vielen Korngrenzen (grosse Defektkonzentration) eine verbesserte Kinetik zeigen.

In der einschlägigen Literatur wird häufig darauf hingewiesen, dass die Diffusion des Wasserstoffs im Wirtsgitter die Absorptions- und Desorptionsraten limitiert. Wir haben an verschiedenen Legierungen die Absorptions- und Desorptionskinetik sowohl in der Gasphase als auch im Elektrolyten untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass die Kinetik in der Gasphase um mindestens eine Grössenordnung besser ist als im Elektrolyten. Im Wirtsgitter sind die Mechanismen der Wasserstoffabsorption in beiden Systemen identisch, d.h. unabhängig von der Gasphase bzw. dem Elektrolyten. Folglich ist ein Reaktionsschriff am Interface zwischen Metall und Elektrolyt oder im Elektrolyten selbst geschwindigkeitsbestimmend.

In einem weiteren Schriff haben wir die einzelnen Reaktionswiderstände einer Metallhydrid-Elektrode durch Impedanzspektroskopie untersucht. Der Reaktionswiderstand ist stark vom Potential abhängig und steigt während der Entladung stark an.

References in databases (English)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 95.0073-1