¿Cuál es el material del electrodo positivo de una batería de níquel-hidrógeno?

Material del cátodo en la batería de NiMH:

Colector de corriente a base de níquel: níquel espumado o lámina de níquel;

Material activo: níquel hidróxido de níquel (Ni) 2;

Agente conductor: polvo de níquel;

Aditivos: cobalto, óxido de cobalto, Y2O3, Yb2O3, etc .;

Adhesivo: CMC, PTFE, etc.

Polvo (incluido el material activo del electrodo positivo y el material activo del electrodo negativo) → producción de piezas polares [incluida la lámina del electrodo negativo del electrodo positivo, proceso de recubrimiento, secado (no se requiere para la producción de película seca), laminado, corte, pesaje, lámina de electrodo positivo Necesita manchar la oreja y cubrir la oreja con cinta aislante] → enrollado en la carcasa (previamente es necesario preparar el tamaño apropiado del diafragma) → ranura rodante → llenar el electrolito → agregar anillo de sellado → tapa de la batería de soldadura por puntos → sellado → activación de la batería → capacidad clasificación

Las baterías de hidruro metálico de níquel son una buena batería. Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje. El material activo del electrodo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (llamado electrodo NiO), el material activo del electrodo negativo es hidruro metálico, también llamado aleación de almacenamiento de hidrógeno (electrodo llamado electrodo de almacenamiento de hidrógeno), y el electrolito es 6 solución de hidróxido de potasio mol / L. Las baterías de níquel-hidrógeno se han vuelto cada vez más importantes como una dirección importante para las aplicaciones de energía de hidrógeno.

Dado que los combustibles fósiles se han vuelto cada vez menos en el caso del desarrollo y la utilización a gran escala de los seres humanos, el desarrollo y la utilización de la energía del hidrógeno ha recibido una atención cada vez mayor en los últimos años. Las baterías de níquel-hidrógeno se han vuelto cada vez más importantes como una dirección importante para las aplicaciones de energía de hidrógeno. Aunque las baterías de níquel-hidruro metálico son de hecho una batería de buen rendimiento, las baterías aeroespaciales de níquel-hidruro metálico son baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje (presión de hidrógeno de hasta 3,92 MPa, o 40 kg / cm2). Dicho hidrógeno a alta presión se almacena en contenedores de paredes delgadas. Es fácil de explotar y las baterías de níquel-hidruro metálico también necesitan metales preciosos como catalizadores, lo que hace que su costo sea muy elevado, lo que es difícil de aceptar para uso civil. Por lo tanto, las baterías extranjeras de hidruro metálico de níquel de bajo voltaje se han explorado desde la década de 1970. Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje. Las baterías de hidruro metálico de níquel de alto voltaje fueron desarrolladas por primera vez a principios de la década de 1970 por M. Klein y JF Stockel de los Estados Unidos. Se ha formado la tendencia de reemplazar las baterías de níquel-hidrógeno por baterías de níquel-hidrógeno y aplicarlas a varios satélites.

El material activo del electrodo positivo de la batería de níquel-hidrógeno es Ni (OH) 2 (llamado electrodo NiO), el material activo del electrodo negativo es hidruro metálico, también llamado aleación de almacenamiento de hidrógeno (electrodo llamado electrodo de almacenamiento de hidrógeno), y el electrolito es 6 solución de hidróxido de potasio mol / L. El proceso de formación de la hoja de electrodo del material activo incluye principalmente el tipo de sinterización, el tipo de suspensión, el tipo de espuma de níquel, el de fibra de níquel y el de incrustación. Los electrodos preparados por diferentes procesos tienen grandes diferencias en capacidad y gran rendimiento de descarga de corriente. La batería se produce de acuerdo con un proceso que utiliza diferentes condiciones. La mayoría de las baterías de consumo, como las de comunicación, utilizan un electrodo negativo de tipo suspensión y un electrodo positivo de tipo níquel espumado para formar una batería. La reacción química de carga-descarga es la siguiente [1]:

Electrodo positivo: Ni (OH) 2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

Electrodo negativo: M + H2O + e- = MHab + OH-

Reacción total: Ni (OH) 2 + M = NiOOH + MH

Nota: M: aleación de hidrógeno; Hab: adsorción de hidrógeno; el proceso de reacción de izquierda a derecha es el proceso de carga; el proceso de reacción de derecha a izquierda es el proceso de descarga.

Ni (OH) 2 y OH- del electrodo positivo reaccionan para formar NiOOH y H2O durante la carga, y liberan e- juntos para formar MH y OH-. La reacción total es Ni (OH) 2 y M para formar NiOOH, almacenamiento de hidrógeno, aleación, almacenamiento de hidrógeno; descarga En contraste, MHab libera H +, H + y OH- para formar H2O y e-, NiOOH, H2O y e- regeneran Ni (OH) 2 y OH-. La fuerza electromotriz estándar de la batería es de 1.319V.

Las baterías de hidruro metálico de níquel se clasifican en baterías de níquel-hidrógeno de alto voltaje y baterías de níquel-hidrógeno de bajo voltaje.

La batería de níquel-hidrógeno de bajo voltaje tiene las siguientes características: (1) el voltaje de la batería es 1.2 ~ 1.3V, que es equivalente a la batería de cadmio-níquel; (2) la densidad de energía es alta, 1,5 veces o más que la batería de cadmio-níquel; (3) carga y descarga rápidas, buen rendimiento a baja temperatura; (4) sellable, fuerte resistencia a sobrecargas y descargas; (5) sin formación de cristales dendríticos, puede evitar cortocircuitos dentro de la batería; (6) seguro y confiable, sin contaminación del medio ambiente, sin efecto memoria. [1]

La batería de níquel-hidrógeno de alto voltaje tiene las siguientes características: (1) Alta confiabilidad. Tiene una mejor protección contra sobredescarga y sobrecarga y puede soportar altas tasas de carga y descarga y sin formación de dendrita. Tiene una buena característica de proporción. Su capacidad específica de masa es de 60 A · h / kg, que es cinco veces mayor que la de las baterías de níquel cadmio. (2) El ciclo de vida es largo, hasta miles de veces. (3) Totalmente sellado y menos mantenimiento. (4) El rendimiento a baja temperatura es excelente y la capacidad no cambia significativamente a -10 ° C.

Las baterías de NiMH deben mantenerse durante su uso.

(1) Evite utilizar el proceso de carga. Dentro del ciclo de vida útil, el proceso de uso no debe sobrecargarse, ya que la sobrecarga hace que los electrodos positivo y negativo se hinchen fácilmente, provocando desprendimiento de material activo y daño del diafragma, daño de la red conductora y aumento de la polarización óhmica de la batería.

(2) Evite el deterioro del electrolito. Durante el ciclo de vida de las baterías Ni-MH, se debe suprimir el desprendimiento de hidrógeno de la batería.

(3) almacenamiento de baterías de hidruro metálico de níquel. La batería de hidruro metálico de níquel debe almacenarse en un estado completamente cargado. Si la batería se almacena durante un largo período de tiempo sin almacenar energía eléctrica en la batería, la función de la aleación de almacenamiento de hidrógeno negativo de la batería se debilitará y la vida útil de la batería se acortará.

(4) Carga después de que se agote la batería. Las baterías de níquel-hidruro metálico y las baterías de níquel-cadmio tienen el mismo "efecto memoria", es decir, si la batería se carga repetidamente mientras la batería todavía está en el medio de la descarga, la batería pronto dejará de estar disponible.

Las baterías de hidruro metálico de níquel ya son un producto maduro. En la actualidad, el número de baterías de níquel-hidrógeno producidas en el mercado internacional es de unos 700 millones. La escala y producción de la industria de baterías de níquel-hidrógeno en Japón siempre ha estado entre las más altas del mundo. Estados Unidos y Alemania solo están en Japón, en Ni-MH. El campo de las baterías también se ha desarrollado y desarrollado durante muchos años. Los recursos de metales de tierras raras de China para la fabricación de materias primas para baterías de níquel-hidrógeno son abundantes, y las reservas probadas representan más del 80% de las reservas probadas del mundo. En la actualidad, la tecnología de procesamiento de materias primas de la batería de níquel-hidrógeno investigada y desarrollada en China también está madurando. Las baterías de hidruro metálico de níquel se pueden usar indistintamente con baterías de zinc-manganeso y baterías de cadmio-níquel. En el futuro, las baterías circulares se desarrollarán principalmente hacia la diversidad y comercialización de productos, y el desarrollo de baterías cuadradas se utilizará principalmente como fuente de energía para vehículos eléctricos.

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