Was ist das Material der positiven Elektrode einer Nickel-Wasserstoff-Batterie?

Kathodenmaterial im NiMH-akku:

Stromkollektor auf Nickelbasis: geschäumtes Nickel oder Nickelfolie;

Aktives Material: Nickelhydroxid Nickel (Ni) 2;

Leitfähiges Mittel: Nickelpulver;

Zusatzstoffe: Kobalt, Kobaltoxid, Y 2 O 3, Yb 2 O 3 usw.;

Klebstoff: CMC, PTFE usw.

Pulver (einschließlich aktives Material für positive Elektroden und aktives Material für negative Elektroden) → Polstückherstellung [einschließlich negativer Elektrodenfolie für positive Elektrode, Prozessbeschichtung, Trocknung (nicht erforderlich für die Trockenfilmherstellung), Walzen, Schneiden, Wiegen, positive Elektrodenfolie Muss vor Ort sein das Ohr und bedecken Sie das Ohr mit Isolierband] → Aufwickeln in die Schale (zuvor muss die entsprechende Größe der Membran vorbereitet werden) → Rollnut → Füllen des Elektrolyten → Hinzufügen eines Dichtrings → Punktschweißen der Batterieabdeckung → Abdichten → Batterieaktivierung → Kapazität Sortierung

Nickel-Metallhydrid-Batterien sind eine gute Batterie. Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien eingeteilt. Das aktive Material der positiven Elektrode der Nickel-Wasserstoff-Batterie ist Ni (OH) 2 (als NiO-Elektrode bezeichnet), das aktive Material der negativen Elektrode ist Metallhydrid, auch als Wasserstoffspeicherlegierung (Elektrode als Wasserstoffspeicherelektrode bezeichnet), und der Elektrolyt ist 6 mol / l Kaliumhydroxidlösung. Nickel-Wasserstoff-Batterien sind als wichtige Richtung für Wasserstoff-Energieanwendungen immer wichtiger geworden.

Da fossile Brennstoffe bei der großflächigen Entwicklung und Nutzung von Menschen immer weniger geworden sind, hat die Entwicklung und Nutzung von Wasserstoffenergie in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Nickel-Wasserstoff-Batterien sind als wichtige Richtung für Wasserstoff-Energieanwendungen immer wichtiger geworden. Obwohl Nickel-Metallhydrid-Batterien in der Tat eine hochleistungsbatterie sind, sind Nickel-Metallhydrid-Batterien für die Luft- und Raumfahrt Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien (Wasserstoffdruck bis zu 3,92 MPa oder 40 kg / cm²). Solch ein Hochdruckwasserstoff wird in dünnwandigen Behältern gespeichert. Es ist leicht zu explodieren, und Nickel-Metallhydrid-Batterien benötigen auch Edelmetalle als Katalysatoren, was die Kosten sehr hoch macht, was für den zivilen Gebrauch schwer zu akzeptieren ist. Daher wurden seit den 1970er Jahren ausländische Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien untersucht. Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien eingeteilt. Hochspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien wurden erstmals in den frühen 1970er Jahren von M. Klein und JF Stockel aus den USA entwickelt. Der Trend, Nickel-Wasserstoff-Batterien durch Nickel-Wasserstoff-Batterien zu ersetzen und auf verschiedene Satelliten anzuwenden, hat sich gebildet.

Das aktive Material der positiven Elektrode der Nickel-Wasserstoff-Batterie ist Ni (OH) 2 (als NiO-Elektrode bezeichnet), das aktive Material der negativen Elektrode ist Metallhydrid, auch als Wasserstoffspeicherlegierung (Elektrode als Wasserstoffspeicherelektrode bezeichnet), und der Elektrolyt ist 6 mol / l Kaliumhydroxidlösung. Das Verfahren zum Bilden der Elektrodenschicht des aktiven Materials umfasst hauptsächlich Sintertyp, Aufschlämmungstyp, Schaumnickeltyp, Fasernickeltyp und Inlaytyp. Die durch verschiedene Verfahren hergestellten Elektroden weisen große Kapazitätsunterschiede und eine große Stromentladungsleistung auf. Die Batterie wird nach einem Verfahren unter verschiedenen Bedingungen hergestellt. Die meisten Verbraucherbatterien wie die Kommunikation verwenden eine negative Elektrode vom Aufschlämmungstyp und eine positive Elektrode vom geschäumten Nickeltyp, um eine Batterie zu bilden. Die chemische Ladung-Entladung-Reaktion ist wie folgt [1]:

Positive Elektrode: Ni (OH) 2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

Negative Elektrode: M + H2O + e- = MHab + OH-

Gesamtreaktion: Ni (OH) 2 + M = NiOOH + MH

Anmerkung: M: Wasserstofflegierung; Hab: Adsorption von Wasserstoff; der Reaktionsprozess von links nach rechts ist der Ladevorgang; Der Reaktionsprozess von rechts nach links ist der Entladungsprozess.

Ni (OH) 2 und OH- der positiven Elektrode reagieren während des Ladens unter Bildung von NiOOH und H2O und setzen e- zusammen frei, um MH und OH- zu bilden. Die Gesamtreaktion ist Ni (OH) 2 und M, um NiOOH, Wasserstoffspeicherlegierung Wasserstoffspeicher zu bilden; Entladung Im Gegensatz dazu setzt MHab H +, H + und OH- frei, um H2O und e-, NiOOH, H2O zu bilden und Ni (OH) 2 und OH- zu regenerieren. Die elektromotorische Standardkraft der Batterie beträgt 1,319 V.

Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien eingeteilt.

Die Niederspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterie weist die folgenden Eigenschaften auf: (1) Die Batteriespannung beträgt 1,2 bis 1,3 V, was der Cadmium-Nickel-Batterie entspricht. (2) die Energiedichte ist hoch, das 1,5-fache oder mehr der Cadmium-Nickel-Batterie; (3) das schnelle Laden und Entladen, niedrige Temperatur Gute Leistung; (4) versiegelbare, starke Beständigkeit gegen Überladung und Entladung; (5) keine dendritische Kristallbildung kann einen Kurzschluss innerhalb der Batterie verhindern; (6) sicher und zuverlässig, keine Umweltverschmutzung, kein Memory-Effekt. [1]

Die Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterie weist die folgenden Eigenschaften auf: (1) Hohe Zuverlässigkeit. Es hat einen besseren Überentladungs- und Überladungsschutz und hält hohen Lade- und Entladeraten und keiner Dendritenbildung stand. Hat eine gute Verhältnischarakteristik. Seine massenspezifische Kapazität beträgt 60 A · h / kg, was dem Fünffachen von Cadmium-Nickel-Batterien entspricht. (2) Die Zykluslebensdauer ist bis zu tausendfach lang. (3) Vollständig versiegelt und weniger Wartung. (4) Die Leistung bei niedrigen Temperaturen ist ausgezeichnet und die Kapazität ändert sich bei -10 ° C nicht wesentlich.

NiMH-Batterien sollten während des Gebrauchs gewartet werden.

(1) Vermeiden Sie das Laden. Innerhalb der Zykluslebensdauer sollte der Verwendungsprozess nicht überladen werden, da eine Überladung leicht dazu führt, dass die positiven und negativen Elektroden anschwellen, wodurch sich aktives Material ablöst und die Membran beschädigt, das leitende Netzwerk beschädigt wird und die ohmsche Polarisation der Batterie größer wird.

(2) Verhindern Sie eine Verschlechterung des Elektrolyten. Während der Lebensdauer von Ni-MH-Batterien sollte die Wasserstoffentwicklung der Batterie unterdrückt werden.

(3) Lagerung von Nickel-Metallhydrid-Batterien. Die Nickel-Metallhydrid-Batterie sollte vollständig aufgeladen gelagert werden. Wenn die Batterie über einen längeren Zeitraum gelagert wird, ohne elektrische Energie in der Batterie zu speichern, wird die Funktion der negativen Wasserstoffspeicherlegierung der Batterie geschwächt und die Batterielebensdauer verkürzt.

(4) Laden nach Entladen des akkus. Nickel-Metallhydrid-Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien haben den gleichen "Memory-Effekt", dh wenn die Batterie wiederholt geladen wird, während sich die Batterie noch in der Mitte der Entladung befindet, ist die Batterie bald nicht mehr verfügbar.

Nickel-Metallhydrid-Batterien sind bereits ein ausgereiftes Produkt. Derzeit werden auf dem internationalen Markt rund 700 Millionen Nickel-Wasserstoff-Batterien hergestellt. Das Ausmaß und die Leistung der Nickel-Wasserstoff-Batterieindustrie in Japan gehörten schon immer zu den höchsten der Welt. Die Vereinigten Staaten und Deutschland sind nur in Japan, in Ni-MH. Das Batteriefeld wurde ebenfalls seit vielen Jahren entwickelt und weiterentwickelt. Chinas Seltenerdmetallressourcen für die Herstellung von Rohstoffen für Nickel-Wasserstoff-Batterien sind reichlich vorhanden, und nachgewiesene Reserven machen mehr als 80% der weltweit nachgewiesenen Reserven aus. Derzeit wird auch die in China erforschte und entwickelte Rohstoffverarbeitungstechnologie für Nickel-Wasserstoff-Batterien ausgereift. Nickel-Metallhydrid-Batterien können austauschbar mit Zink-Mangan-Batterien und Cadmium-Nickel-Batterien verwendet werden. In Zukunft werden sich kreisförmige Batterien hauptsächlich in Richtung Produktvielfalt und Kommerzialisierung entwickeln, und die Entwicklung von quadratischen Batterien wird hauptsächlich als Stromquelle für Kraftfahrzeuge verwendet.

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