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氧化鎳電極的膨脹

2009年11月05日 16:48 www.1cnz.cn 作者:本站 用戶評論(0
關鍵字:氧化鎳(6306)
? 氧化鎳電極的膨脹

當電池反復充放電循環時,氧化鎳電極的體積膨脹,這可能由于:
① 充放電循環過程中活性物質密度的變化
② 電極內部活性物質溶解,這些活性物質在電極表面沉積
③ 燒結式或泡沫式電極中的鎳基體腐蝕產生的鎳的氧化物
④ 電極微孔中產生氧氣泡形成一定的壓力
氫氧化亞鎳的密度為4.15g/cm3,而NiOOH的密度為4.6g/cm3,兩者的密度不同。這就說明,氧化鎳電極中的活性物質在放電過程中膨脹,在充電過程中收縮,即氧化鎳電極產生了膨脹-收縮機理,這是活性物質在充放電過程中特性所決定的,屬于正常情況,它對電池性能不會產生不良影響,但是由于制造工藝控制不當或電池的有關設計參數選取欠慎重,也會導致影響電池性能的超常膨脹,這是應該引起注意的。例如袋式電極,壓成電極,塑料粘結電極,涂膏電極中所用的氫氧化亞鎳大都是由硫酸和氫氧化鈉配制的,在制造過程中如采用不適當的方法或硫酸鹽去除不凈,則因有堿式硫酸鹽存在而影響氫氧化亞鎳的性能,也會造成氧化鎳電極的過度膨脹;燒結式電極或泡沫鎳電極在制造過程中為了提高比容量,在基板(片)的微孔中填充過量的活性物質,使極板中的殘余孔率減少,會使充放電循環中極板的厚度快速增加,最終使電性能惡化。
????為什么對氧化鎳電極膨要引起關注?因為鎳鎘或泥氫電池中深充放循環是電池使用的通用制式之一,在這種使用制度下電池的失效模型也不盡相同,但是從氧化鎳電極方面分析,其超常膨脹會導致一系列的問題。例如活性物質增重過大,使膨脹-收縮加劇,是極板微孔內產生較大壓力,燒結基體或載體強度下降,或發生題泡或裂紋,顆粒脫落進入隔膜中使正負極短路。同時,由于燒結基體或載體變厚,極板間距變小,隔膜受擠壓,電液從隔膜中流失而使隔膜變干,結果電池內阻增加,高倍率放電或低溫放電時電池電壓下降,此外,由于電極膨脹,活性物質與導電基體接觸不良,活性物質相對表面積減少,活性物質利用率降低,電池放電真實電流密度增加,也造成電池電壓下降,明顯地對高倍率放電或低溫放電性能產生影響,也由于電極極化增大,過早地析出氧氣,無論在鎘電極或金屬氧化物電極上氧復合產生的熱量也可增加,電池內部溫度升高,尤其是在高溫,小電流充電的使用狀態下,電池受溫度影響的其它速率增大,也影響電池性能;因此必須對影響氧化鎳電極超常膨脹的一些因素加以嚴格控制。

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