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介紹鎳氫電池電極結構和活性物質

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月29日  

金屬氫化物鎳電池的電極結構和總活性物質


1.燒結電極


將纖維鎳涂覆在穿孔鎳條上,然后在氮氣/氫氣環境中高溫燒結。涂層過程中使用的粘結劑蒸發后,留下導電鎳骨架,平均孔徑為30m。通過化學浸漬法將氧化鎳沉積在燒結骨架的孔隙中。電極通過充放電過程形成或預活化。


燒結電極適合高功率放電,但其質量比容量和體積比容量下降,生產成本高,生產工藝復雜,目前很少使用。


2.粘貼電極


這些電極現在比燒結電極更常見,是通過機械方法將平均粒徑為10m的高密度球形氫氧化鎳糊涂在泡沫鎳基板上的小孔中制成的。膏體還含有導電劑氧化鉆等添加劑,前者可以形成導電網絡,彌補了氫氧化鎳金屬流體與氫氧化鎳之間設置的較大距離,而氫氧化鎳本身具有較低的電導率。近年來的研究使膏體電極提高了電極的比功率和高放電率能量,使其達到燒結電極的水平。


3.無紡布鎳電極


采用化學鍍鎳的方法,先將導電涂層鍍在特殊設計的三維結構的無紡布上,然后再進行電鍍。鍍鎳量限制在200g/m2以內,不到典型泡沫鎳電極鍍鎳量的一半。


金屬氫化物鎳電池的活性物質


1.活性物質種類


陽性活性物質為Ni(OH)2和NiOOH,但由于NiOOH是不穩定的,所以活性物質通常為Ni(OH)2,它有a-ni(OH)2和n-ni(OH)2兩種形式。Pi-(OH)2的電化學活性高于pico-ni(OH)2。NiOOH有ooh和ooh兩種水晶。


根據活性物質的形態,可分為普通型和球型兩種。普通鎳(0h):由傳統的降水方法,成核率遠高于晶體生長速率在準備,所以振動密度低,電極填充密度降低,比表面積很大,電極機械穩定性降低,生活受到影響。


球形粉末重要控制了Ni(OH)2的晶體生長方式和形貌及粒度,從而大大提高了電極的填充密度,提高了電極的比容量。球形Ni(OH)2是mh-ni電池正極中的活性物質,其松散負載密度為>1.5g/ml,振動固體密度為>2.0g/ml。其理論放電容量為289mAh/go


2.活性物質的制備


化學沉淀法生產的活性物質Ni(OH)2種類繁多。將NiS04溶液和NaOH溶液逐步加入到含氨(PH=12.2-12.4)的耐堿反應器中,在不斷攪拌的條件下進行反應,生成Ni(OH)2沉淀。反應溫度控制在60-70’c,沉淀后水洗至90-100℃烘箱烘干,篩選得到Ni(OH)2產物。振動密度約為1.77g/cm3,比容為0.252ah/g0


該方法的優點是工藝原理簡單,能耗低,對原材料和設備要求低,產品尺寸和包裝密度可控。但影響性能指標的工藝參數很多(反應時間、反應溫度、溶液pH值、攪拌條件、進給速度、干燥溫度、添加劑種類等),導致不同批次產品性能差異,從而影響電池產品性能的穩定性。


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