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氧化镍电极的添加剂

来源:钜大LARGE    2019-08-12    点击量:98

氧化镍电极的添加剂


1,鎳粉的作用

Ni(OH)2是很好的質子導體,卻是很差的電子導體,其電化學活性發生在導體NiOOH和非導體Ni(OH)2界面.鎳電极在放電時,活性物質NiOOH和集流體間存在著已被還原的Ni(OH)2阻檔層,Ni(OH)2的半導體性質阻止了其他NiOOH獲得電子還原為Ni(OH)2;鎳粉的加入可大大改善Ni(OH)2和集流體間的導電環境,在鎳電极中起著收集電流的作用.一般的,鎳粉在鎳電极中的含量最高不能超過10%---13%.


2,加鋅的作用

加鋅當然會影響部分容量,但不會降低合金粉活性。当锌含量大于1%时,有抑制γ-NiOOH生成的作用。锌在氧化镍电极中的最佳含量为20%。選擇高密度的加鋅球鎳,可以降低正极膨脹,提高電池放電平台,提高循環壽命.

3,加鎘的作用

隨著循環過程而不斷發生少量鎘溶解,一旦溶解后影響到負极MH,使其活性和放電容量方面都受到影響.但镉可以减少氧化镍电极的膨胀。


4,鈷粉的作用

鈷粉加入氫氧化鎳電极后,可以提高氧的析出電位,降低鎳電极的氧化電位,從而提高鎳電极的充電效率;再者,鈷可以有效抑制g-NiOOH的形成,以防鎳電极的膨脹,從而保持了電极電性能的長期穩定;第三,鈷引入Ni(OH)2中形成固溶體,在Ni(OH)2晶格中形成晶格缺陷,增加了質子進出的自由度,增加了Ni2+和Ni3+電化學反應的可逆性,提高了反應活性;另外,鈷粉的加入提高了電解質分解時的電壓,降低了在充電時電极的极化作用.

一般的,鈷粉在鎳電极中的含量最高不能超過3.5%,否則鈷粉的作用將降低.

鈷粉加入氫氧化鎳電极中,在活化階段的充電過程中被氧化成Co3+,雖然放電時不參預反應,對電极容量并無貢獻,但Co3+擴散滲入Ni(OH)2晶格中形成固溶體,并使晶格產生形變,增加了晶體缺陷,從而促進了質子在固相中的擴散,促進了Ni2+的相變,從而提高了活性物質利用率,并且由于CoOOH比NiOOH導電性好,從而降低了放電殘余容量,提高鎳電极的充放電循環壽命.研究還發現,加入Co2+比鈷原子效果更好,因為Co2+比Co原子更易發生氧化反應形成Co3+,活性物質中加入少許鎘粉或鋅粉主要是使電極反應穩定在b-NiOOH與b-Ni(OH)2之間進行,從而減少電極膨脹,強化析氧極化.

氧化镍电极中有的添加钴粉,有的添加一氧化钴,有的添加氢氧化钴,他们都能提高镍氢电池电性能。但以一氧化钴活性最好,一氧化钴极易与氧气或空气反应生成高价钴氧化物而失去活性,另外,操作中需用惰性气体保护以防失火。


5,镁,钡等可以减少氧化镍电极的膨胀


锌在氧化镍电极中的最佳含量为20%,太高了,应会大大影响容量。


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