金屬氫化物鎳電池的電極結(jié)構(gòu)和總活性物質(zhì)

1.燒結(jié)電極

將纖維鎳涂覆在穿孔鎳條上，然后在氮?dú)?氫氣環(huán)境中高溫?zé)Y(jié)。涂層過程中使用的粘結(jié)劑蒸發(fā)后，留下導(dǎo)電鎳骨架，平均孔徑為30m。通過化學(xué)浸漬法將氧化鎳沉積在燒結(jié)骨架的孔隙中。電極通過充放電過程形成或預(yù)活化。

燒結(jié)電極適合高功率放電，但其質(zhì)量比容量和體積比容量下降，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，目前很少使用。

2.粘貼電極

這些電極現(xiàn)在比燒結(jié)電極更常見，是通過機(jī)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(dǎo)電劑氧化鉆等添加劑，前者可以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)了氫氧化鎳金屬流體與氫氧化鎳之間設(shè)置的較大距離，而氫氧化鎳本身具有較低的電導(dǎo)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(dá)到燒結(jié)電極的水平。

3.無紡布鎳電極

采用化學(xué)鍍鎳的方法，先將導(dǎo)電涂層鍍在特殊設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)的無紡布上，然后再進(jìn)行電鍍。鍍鎳量限制在200g/m2以內(nèi)，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(zhì)

1.活性物質(zhì)種類

陽性活性物質(zhì)為Ni(OH)2和NiOOH，但由于NiOOH是不穩(wěn)定的，所以活性物質(zhì)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(xué)活性高于pico-ni(OH)2。NiOOH有ooh和ooh兩種水晶。

根據(jù)活性物質(zhì)的形態(tài)，可分為普通型和球型兩種。普通鎳(0h):由傳統(tǒng)的降水方法,成核率遠(yuǎn)高于晶體生長速率在準(zhǔn)備,所以振動(dòng)密度低,電極填充密度降低,比表面積很大,電極機(jī)械穩(wěn)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(zhì)，其松散負(fù)載密度為>1.5g/ml，振動(dòng)固體密度為>2.0g/ml。其理論放電容量為289mAh/go

2.活性物質(zhì)的制備

化學(xué)沉淀法生產(chǎn)的活性物質(zhì)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(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成Ni(OH)2沉淀。反應(yīng)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(chǎn)物。振動(dòng)密度約為1.77g/cm3，比容為0.252ah/g0

該方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝原理簡單，能耗低，對(duì)原材料和設(shè)備要求低，產(chǎn)品尺寸和包裝密度可控。但影響性能指標(biāo)的工藝參數(shù)很多(反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、溶液pH值、攪拌條件、進(jìn)給速度、干燥溫度、添加劑種類等)，導(dǎo)致不同批次產(chǎn)品性能差異，從而影響電池產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。