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

• Research unit: EU RFP
• Project number: 95.0073-2

Key words (French)

Alliage LaMm; bouton Ni-MH; bouton haute densité

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 (French)

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Abstract (French)

L'étude des alliages d'hydrures métalliques appliqués à la préparation des électrodes négatives pour des batteries rechargeables boutons du type Ni-MH ont été étudiés. Ces alliages sont constitués en grande partie de lanthane et de nickel. La forme cristallographique la plus étudiée a été la structure AB5. Leclanché SA durant l'année 1998 a étudié plusieurs alliages produits par notre partenaire GfE (Allemagne). L'étude a porté sur une caractérisation électrochimique des alliages et sur son utilisation dans des batteries boutons Ni-MH.
Durant la dernière année du projet, Leclanché a étudié plus en détail deux alliages : l'alliage C: LaMm1Mn0.4Al0.29Co0.71 et l'alliage H : LaMm0.97Zr0.03Ni3.9Mn0.4Al0.3Co0.4. Les performances en terme de capacité à haut régime (1400 mA/g d'alliage) sont quasi nulles pour le premier alliage et sont de 200 mAh/g d'alliage pour le deuxième. Ces deux alliages ont été utilisés pour fabriquer un élément bouton haute densité (HD550 : 490 mAh) avec des électrodes pressées. Les performances de ces deux alliages ont été comparées avec celles de l'alliage standard utilisé en production (alliage A). A faible régime de décharge, l'alliage A donne les meilleurs résultats, avec des capacités de l'ordre de 490 mAh à C/10. A haut régime (C/1, soit la décharge complète de l'élément en 1 heure), l'alliage H donne les meilleurs résultats avec des capacités de l'ordre de 390 mAh. L'alliage C et l'alliage A donnent les mêmes performances.
Les courbes de décharge ont été mesurées avec les 3 alliages. Les courbes ont un profil plat sans présence de deuxième plateau. Le profil des courbes indique une bonne stabilité électrochimique des éléments.
La température des boutons a été suivie durant la charge. Cette étude permet de suivre les modifications des matériaux durant ce processus. Le profil classique montre pour les 2 alliages une augmentation lente de la température lors de la charge suivie d'une augmentation rapide puis d'une stabilisation. Lorsque la charge approche 80 à 90% de sa valeur, la température commence à augmenter beaucoup plus rapidement puis se stabilise. Dans la première montée de la température, la réaction exothermique qui se déroule est l'intercalation de l'hydrogène dans le réseau de l'alliage. L'augmentation rapide de la température du bouton est attribuée au dégagement d'oxygène. Pour l'alliage C cette augmentation rapide a lieu après 250 mn de charge à C/5 et après 300 mn de charge pour l'alliage H. Cette différence permet d'expliquer le comportement différent des 2 alliages.
Le rendement de charge des 2 alliages a également été étudié. Une différence sensible entre les alliages C et H est notable. Le rendement de charge est meilleur pour l'alliage H.
Les éléments boutons ont finalement été soumis aux tests de cyclage, surcharge et autodécharge. Le comportement des boutons HD550 montés avec l'alliage C ont donné des résultats désastreux et ne peuvent être utilisé dans un but industriel. Le comportement des boutons montés avec l'alliage H donne des résultats normaux sans pour autant concurrencer l'alliage utilisé couramment chez Leclanché.

References in databases (English)

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