氧化鎳電極的添加劑

1，鎳粉的作用

Ni(OH)2是很好的質(zhì)子導(dǎo)體,卻是很差的電子導(dǎo)體,其電化學(xué)活性發(fā)生在導(dǎo)體NiOOH和非導(dǎo)體Ni(OH)2界面.鎳電極在放電時(shí),活性物質(zhì)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(dǎo)體性質(zhì)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(dǎo)電環(huán)境,在鎳電極中起著收集電流的作用.一般的,鎳粉在鎳電極中的含量最高不能超過(guò)10%---13%.

2，加鋅的作用

加鋅當(dāng)然會(huì)影響部分容量,但不會(huì)降低合金粉活性。當(dāng)鋅含量大于1%時(shí)，有抑制γ-NiOOH生成的作用。鋅在氧化鎳電極中的最佳含量為20%。選擇高密度的加鋅球鎳,可以降低正極膨脹,提高電池放電平臺(tái),提高循環(huán)壽命.

3，加鎘的作用

隨著循環(huán)過(guò)程而不斷發(fā)生少量鎘溶解,一旦溶解后影響到負(fù)極MH,使其活性和放電容量方面都受到影響.但鎘可以減少氧化鎳電極的膨脹。

4，鈷粉的作用

鈷粉加入氫氧化鎳電極后,可以提高氧的析出電位,降低鎳電極的氧化電位,從而提高鎳電極的充電效率;再者,鈷可以有效抑制g-NiOOH的形成,以防鎳電極的膨脹,從而保持了電極電性能的長(zhǎng)期穩(wěn)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(zhì)子進(jìn)出的自由度,增加了Ni2+和Ni3+電化學(xué)反應(yīng)的可逆性,提高了反應(yīng)活性;另外,鈷粉的加入提高了電解質(zhì)分解時(shí)的電壓,降低了在充電時(shí)電極的極化作用.

一般的,鈷粉在鎳電極中的含量最高不能超過(guò)3.5%,否則鈷粉的作用將降低.

鈷粉加入氫氧化鎳電極中,在活化階段的充電過(guò)程中被氧化成Co3+,雖然放電時(shí)不參預(yù)反應(yīng),對(duì)電極容量并無(wú)貢獻(xiàn),但Co3+擴(kuò)散滲入Ni(OH)2晶格中形成固溶體,并使晶格產(chǎn)生形變,增加了晶體缺陷,從而促進(jìn)了質(zhì)子在固相中的擴(kuò)散,促進(jìn)了Ni2+的相變,從而提高了活性物質(zhì)利用率,并且由于CoOOH比NiOOH導(dǎo)電性好,從而降低了放電殘余容量,提高鎳電極的充放電循環(huán)壽命.研究還發(fā)現(xiàn),加入Co2+比鈷原子效果更好，因?yàn)镃o2＋比Co原子更易發(fā)生氧化反應(yīng)形成Co3+，活性物質(zhì)中加入少許鎘粉或鋅粉主要是使電極反應(yīng)穩(wěn)定在b-NiOOH與b-Ni(OH)2之間進(jìn)行，從而減少電極膨脹，強(qiáng)化析氧極化．

氧化鎳電極中有的添加鈷粉，有的添加一氧化鈷，有的添加氫氧化鈷，他們都能提高鎳氫電池電性能。但以一氧化鈷活性最好，一氧化鈷極易與氧氣或空氣反應(yīng)生成高價(jià)鈷氧化物而失去活性，另外，操作中需用惰性氣體保護(hù)以防失火。

5，鎂，鋇等可以減少氧化鎳電極的膨脹

鋅在氧化鎳電極中的最佳含量為20%，太高了，應(yīng)會(huì)大大影響容量。