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镍氢电池电极结构和活性物质总类

时间:2012-9-16 16:37:21来源:本站原创浏览次数:

镍氢电池电极结构形式

1.烧结式电极
将纤维镍涂敷到冲孔镍带上,然后在氮气/氢气环境下于高温之中将纤维镍 烧结。涂敷过程中使用的粘结剂挥发后剩下导电镍骨架,通常平均孔径为 30μm。然后通过化学浸渍工艺将氧化镍沉积到烧结骨架的微孔中。再经过充放 电工艺对电极进行化成或预活化。
烧结式电极适合于高功率放电,但其质量比容量和体积比容量下降,而且生 产成本高,生产工艺要求比较复杂,目前已很少采用。
2.涂膏式电极
这种电极目前比烧结式电极更为常见,其生产工艺是利用机械法将平均粒径 10μm 的膏状高密度球形氢氧化镍涂敷到泡沫镍基板的小孔中。膏状物中还含有 导电剂氧化钻及其他添加剂,前者可以形成导电网络, 弥补氢氧化镍金属集流体 间较大的间距以及氢氧化镍本身电导率较低的缺陷。近期的研究使涂膏式电极提 高了电极的比功率和高放电率性能,可使其达到烧结式电极水平。
3.无纺布式镍电极
采用化学镀镍技术,首先将导电的覆盖层镀到特殊设计的具有三维结构的无 纺布上,然后电镀镍。镀镍量控制在200g/㎡,它比通常的泡沫镍电极的用镍量 要少一半。


镍氢电池活性物质

1.活性物质种类
正极活性物质为Ni(OH)2和NiOOH,但由于NiOOH不稳定,通常活性物质 中多为Ni(OH)2,它有a-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2两种形式。Pi-(OH)2电 化学活性高于α-Ni (OH) 2,一般化学合成方法制得的均为β一Ni(OH)2,已投 人批量生产。NiOOH有β-NiOOH和γ-NiOOH两种晶型。
按活性物质的形貌来分,有普通型和球型两种。普通型Ni (0H):由传统的 沉淀法生产,制备时由于成核速度远大于晶体生长速度,使其振实密度较低,造 成电极填充密度降低,比表面积大,使电极机械稳定性下降,影响寿命。
球形粉体主要是通过控制结晶生长方式,控制Ni(OH)2形貌和粒度,从而 大大提高了电极的填充密度,增大了电极比容量。球型Ni (OH) 2是MH-Ni电 池正极活性物质,松装密度>1.5g/ml,振实密度>2.0g/ml。其理论放电容量为 289 mA·h/go
2.活性物质制备
活性物质Ni (OH )2的制备有多种,工业上大规模生产采用化学沉淀法。将 NiS04溶液和NaOH溶液同时逐步滴加到盛有氨水(PH =12.2-12.4)的耐碱 反应器中,在不断搅拌的条件下进行反应,生成Ni (OH )2沉淀,反应温度控制 在60-70`C,将沉淀洗涤后送人90-100℃的烘房进行干燥,然后筛分,得到 Ni(OH)2产品。其振实密度约为1.77g/cm3,比容量为0. 252A·h/g0
本方法的优点是工艺原理简单、能耗小,对原材料和设备的要求不高,产品 的粒度和堆积密度可控。但由于影响性能指标的工艺参数(反应时间、反应温 度、溶液pH值、搅拌条件、加料速度、烘干温度、添加剂种类等)很多,造成 不同批次的产品性能有差异,从而影响电池产品性能的稳定性。
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