金屬氫化物鎳電池的電極結構和總活性物質(zhì)

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(huán)境中高溫燒結。涂層過程中使用的粘結劑蒸發(fā)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(zhì)量比容量和體積比容量下降，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝復雜，目前很少使用。

2.粘貼電極

這些電極現(xiàn)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(wǎng)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(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(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(zhì)的制備

化學沉淀法生產(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(chǎn)物。振動密度約為1.77g/cm3，比容為0.252ah/g0

該方法的優(yōu)點是工藝原理簡單，能耗低，對原材料和設備要求低，產(chǎn)品尺寸和包裝密度可控。但影響性能指標的工藝參數(shù)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(chǎn)品性能差異，從而影響電池產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。