能源材料第六讲镍镉电池.ppt

第六讲镍镉电池胡友根南昌大学材料学院 :以 KOH 、NaOH 水溶液作为电解质的蓄电池统称为碱性蓄电池。碱性电池的种类:铁镍;镉镍;氢镍;锌银。 :能量密度高,自放电小,贮存性能较好,可以制作成密闭电池,易于实现小型化。一、碱性电池概论 : NiOOH 正极(氧化镍电极)和氧化银电极。 NiOOH 成流反应机理:氧化镍电极在碱性溶液中,充电态为 NiOOH ,放电态为 Ni(OH) 2。 H +由电极内部向电极表面扩散,由于是在固相中扩散,速度很慢。如果充电电流不是很小,则电子的迁移大于质子的扩散,表面质子浓度降低,极限状况下,表面的质子浓度为零。此时电极表面呈 NiO 2状态, 电流继续通过,溶液中的 OH- 进行放电, 析出氧气: 4OH - -4e →O 2 +2H 2O 此时电极内部仍存在 Ni(OH) 2。氧化镍电极的一个特点:在充电开始后不久既有析氧副反应发生。当电极停止充电后,电极表面的 NiO 2可进行分解, 即: 2NiO 2 +2H 2O→ Ni(OH) 2 +OH - 此时电极电势有所下降,电极容量有所损失。 3)Li/CuO 电池?由于氧化铜的体积比能量高,所以相对于其他锂电池来说,这种电池具有比能量高的特点。?其工作电压与普通电池接近(约为 ~ ,可以与普通电池互换。?电池使用温度宽,在环境温度高于 100 ℃还可以正常使用。被大量应用于石油地下开采中。?可能的放电反应: 2Li + CuO → Li 2O+ Cu ?这种电池具有良好的贮存特性。?与普通一次电池相比,其电压相当, 但容量高出一倍以上。?应用:智能化仪表,遥测设备,高温环境的应用等。 2)放电过程 NiOOH → Ni(OH) 2液体: H 2O→H +(固)+OH -(液) 固体: Ni 3+→ Ni 2+ -e H + +O 2 -→ OH - 3) 氧化镍的晶型α-Ni(OH) 2γ-NiOOH 密度差别大。β- Ni(OH) 2, β- NiOOH 密度差别小,减轻了电极的膨胀, 变形。实际使用中应控制电极在β- Ni(OH) 2, β- NiOOH 。制备方法主要有三种: 化学沉淀结晶法; 镍粉高压催化氧化法; 金属镍电解沉淀法。 4) Ni(OH)2 材料的制备