第五章镉镍蓄电池

1、第四章第四章 镉镍蓄电池镉镍蓄电池吕京美E-mail : 密码： 2009electro Tel:677985 镉镍电池概述镉镍电池概述 热力学原理热力学原理氧化镍正极氧化镍正极镉负极镉负极密封镉镍电池密封镉镍电池镉镍电池的性能镉镍电池的性能镉镍电池的制作工艺镉镍电池的制作工艺主要内容主要内容：本章重点：本章重点： 正极：反应机理、镍电极的特点及存在的正极：反应机理、镍电极的特点及存在的问题问题 电池密封：工作原理、密封措施。电池密封：工作原理、密封措施。 制造工艺原理：正极活性物质的制备、制造工艺原理：正极活性物质的制备、烧结式电极烧结式电极5.1 概述概述 发展历

2、史发展历史2020世纪世纪3030年代以前年代以前, , 主要是极板盒式电池主要是极板盒式电池2020世纪世纪3030年代年代, , 研制出烧结式电池研制出烧结式电池2020世纪世纪4040年代年代, , 研制出研制出密封密封Cd/NiOOHCd/NiOOH蓄电池蓄电池2020世纪世纪8080年代年代, , 研制成纤维式、发泡式研制成纤维式、发泡式Cd/NiOOHCd/NiOOH电池电池(-)Cd KOH(或NaOH) NiOOH(+)Cd + 2NiOOH + 2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2管(盒)式电极是将配制好的电极粉料加入表面有微孔的管或盒中，镉-镍电池利用盒式电极。此类

3、电极不易掉粉，电池寿命长。烧结式电极将电极粉料加压成型，经高温烧结处理，也可烧结成电极基板，浸渍活性物质烘干。烧结式电极强度高，孔隙率高，可以大电流、高倍率放电，寿命长，工艺复杂，成本较高。发泡式电极：发泡镍电极是将泡末塑料进行化学镀镍，高温碳化后得到多孔网状镍基体，将活性物质填充在镍网上，经轧制成泡沫电极。泡沫镍电极孔隙率高(90以上)，真实表面积大，电极放电容量大，电极柔软性好，适合作卷绕式电极的圆筒形电池。目前主要用于氢-镍和镉-镍电池。纤维式电极：是以纤维镍毡状物作基体，向基体孔隙中填充活性物质，电极基体孔隙率达9399，具有高比容量和高活性。电极制造工艺简单，成本低，但镍纤维易造成电

4、池正、负极短路，自放电大，目前尚未大量应用。电极的成型方法：电极的成型方法： 性能特点：性能特点：正极的活性物质为羟基氧化镍，为增加导电性，在正极的活性物质为羟基氧化镍，为增加导电性，在羟基氧化镍中添加羟基氧化镍中添加添加剂添加剂。负极活性物质为海绵状金属镉，装在带孔的镀镍极负极活性物质为海绵状金属镉，装在带孔的镀镍极板盒中或烧结在基体上。板盒中或烧结在基体上。电解液是电解液是KOH溶液，在密度约溶液，在密度约1.30g/cm3时电导率最时电导率最大大开路电压为开路电压为1.38V，工作电压为，工作电压为1.25V左右，充电到左右，充电到1.40-1.45V截止。该蓄电池不需维护，携带方便。放

5、电截止。该蓄电池不需维护，携带方便。放电电压平稳。在常温下循环次数可达电压平稳。在常温下循环次数可达1000-2000次。次。 Cd/NiOOH电池的优缺点电池的优缺点优点：使用寿命长，蓄电池自放电小优点：使用寿命长，蓄电池自放电小, , 使用温度使用温度范围广范围广, , 耐过充过放耐过充过放, , 放电电压平稳放电电压平稳, , 机机械性能好。械性能好。缺点：活性物质利用率低缺点：活性物质利用率低, , 成本较高成本较高, , 负极镉有负极镉有毒毒, , 电池长期浅充放循环时有记忆效应。电池长期浅充放循环时有记忆效应。 Cd/NiOOH电池的分类电池的分类镉镍电池的电极形式有盒式、烧结式、

6、发泡式等。配镉镍电池的电极形式有盒式、烧结式、发泡式等。配成电池有敞开式和密封式两种，前者主要是大型高容量电成电池有敞开式和密封式两种，前者主要是大型高容量电池，后者则多用于携带式仪器。烧结式密封镉镍电池已被池，后者则多用于携带式仪器。烧结式密封镉镍电池已被广泛使用。广泛使用。之后使用的发泡镍电极骨架的镉镍电池，与烧结式电之后使用的发泡镍电极骨架的镉镍电池，与烧结式电池相比，其容量提高池相比，其容量提高40。并可快速充电，节约金属镍的。并可快速充电，节约金属镍的用量。用量。 Cd/NiOOH电池的用途电池的用途镉镍电池可用做铁路列车、镉镍电池可用做铁路列车、 飞机、飞机、 船舶等的启动、船舶等

7、的启动、 照明电源，照明电源， 矿山矿山 机械与矿灯电源，机械与矿灯电源， 电力、电力、 电信等系统的电信等系统的储备及应急电源，储备及应急电源， 广泛应用于现代军事武器及航天事业，广泛应用于现代军事武器及航天事业， 密封镉镍电池在便携式电子设备上应用广泛密封镉镍电池在便携式电子设备上应用广泛 。 负极 Cd2+2OH Cd(OH)2 +2e5.2 Cd/NiOOH蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理5.2.1 成流反应成流反应正极 2NiOOH+2H2O+2e2Ni(OH)2+2OH-电池反应 Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2电解质 KOH 不参加反应，只起导电作用

8、不参加反应，只起导电作用。但由于反应中有水参加，所以电解液量不能太少 。 5.2.2 电极电位与电动势电极电位与电动势a2(OH-) lna2(H2O)RT2F+ = + (0.49)+正极 2NiOOH+2H2O+2e 2Ni(OH)2+2OH- - = - (-0.809) lna2(OH-)RT2Flna(H2O)E = + - =1.299+负极 Cd+2OH Cd(OH)2 +2eRTF5.3 氧化镍电极氧化镍电极5.3.1 氧化镍电极的反应机理氧化镍电极的反应机理p p型氧化物半导体电极型氧化物半导体电极, , 通过电子脱离正离子后形成通过电子脱离正离子后形成的带正电荷的空穴进行导

9、电。的带正电荷的空穴进行导电。Ni(OH)2晶格中离子分布示意图晶格中离子分布示意图质子缺陷H+电子缺陷e-（空穴）Ni(OH)2电极电极-溶液界面双电层的形成溶液界面双电层的形成氧化镍电极充电过程氧化镍电极充电过程Ni(OH)2 +OH-NiOOH+H2O+e正极充电反应 充电时：充电时：H+(固 )+OH-(液 )-eH2O(液 )+W e-(固 )+W H ( + 固 ) 放电时：放电时：H 2O(液 )+W H+(固 )+W e-(固 )+eH +(固 )+OH-(液 )NiOOH+H2O+eNi(OH)2+OH-正极放电反应同样由于固相扩散速率很小同样由于固相扩散速率很小, , 引起

10、较大的浓引起较大的浓差极化，差极化，氧化镍电极的利用率受到限制。氧化镍电极的利用率受到限制。 反应受质子在固相中的扩散速率控制反应受质子在固相中的扩散速率控制表面层中质子浓度不断下降表面层中质子浓度不断下降产生固相浓差极化产生固相浓差极化4OH- O2 +2H2O+4e 充电不久镍电极上就会开始析氧充电不久镍电极上就会开始析氧Ni(OH)2有多种晶形，作为有多种晶形，作为Cd-Ni，Ni-MH电池正极材料电池正极材料主要是主要是-Ni(OH)2和和-Ni(OH)2，两者可以发生相互转化。，两者可以发生相互转化。在充电过程时，分别生成在充电过程时，分别生成-NiOOH和和-NiOOH ，这两者，

11、这两者也可以发生相互转化。目前商业上使用的为也可以发生相互转化。目前商业上使用的为-Ni(OH)2。Ni(OH)2各晶型间的转化关系各晶型间的转化关系Cd+2OH- -2e Cd(OH)2Cd+OH- Cd-OH吸附 + e5.4、镉电极的工作原理、镉电极的工作原理5.4.1 反应原理反应原理Cd+3OH-Cd(OH)3- +2eCd(OH)3- Cd(OH)2 +OH溶解溶解-沉积机理沉积机理5.4.2 镉电极的钝化镉电极的钝化 镉电极是不易钝化的金属镉电极是不易钝化的金属 在较高的过电位下镉电极将发生钝化；金属表在较高的过电位下镉电极将发生钝化；金属表 面产生一层很薄的面产生一层很薄的Cd

12、O钝化膜钝化膜 充放电循环过程中镉的重结晶使镉电极真实充放电循环过程中镉的重结晶使镉电极真实表面积不断收缩，表面积不断收缩， 极化增大，导致发生钝化极化增大，导致发生钝化-主要钝化因素。主要钝化因素。放电电流密度太大、温度较低、电解液浓度较放电电流密度太大、温度较低、电解液浓度较 低时，易引起镉的钝化。低时，易引起镉的钝化。 防止钝化：防止钝化： 加入表面活性剂或其他添加剂，实际生产中加入苏拉油或25号变压器油，起分散作用，阻止海绵镉结晶时聚集和收缩镉电极可添加镉电极可添加FeFe、CoCo、NiNi、AgAg、InIn有害物质：有害物质：TlTl、CaCa5.5 密封密封Cd/NiOOH蓄电

13、池蓄电池密封原理密封原理 电池不密封有什么坏处？电池不密封有什么坏处？1.1. 在储存和使用时在储存和使用时, , 都不可避免地有气体生成都不可避免地有气体生成2.2. 腐蚀设备腐蚀设备3.3. 需要经常补加和更换电解液需要经常补加和更换电解液4.4. 不能以任意姿态工作不能以任意姿态工作 电池实现密封的最重要条件是电池实现密封的最重要条件是防止储存时防止储存时产生气体产生气体和和消除工作时产生的气体消除工作时产生的气体 实现电池密封必须解决三个问题：实现电池密封必须解决三个问题：1.1. 负极在电解液中稳定负极在电解液中稳定, , 不会自动溶解而析出氢气不会自动溶解而析出氢气; ;负极物质过

14、量负极物质过量, , 使正极在充电完全而产生氧气时使正极在充电完全而产生氧气时, ,负极上仍有未充电的活性物质存在负极上仍有未充电的活性物质存在, , 保证负极上不保证负极上不会由于过充电而析出氢气会由于过充电而析出氢气; ; 正极上产生的氧气易于正极上产生的氧气易于在负极上还原在负极上还原, , 即负极活性物质可以吸收正极上生即负极活性物质可以吸收正极上生成的氧气。成的氧气。2.2. 有一定的气室有一定的气室, , 便于氧气迁移。便于氧气迁移。采用合适的隔膜采用合适的隔膜, , 便于氧气通过便于氧气通过, , 促进氧气快速向促进氧气快速向 负极扩散。负极扩散。- 4e O2 +2H2O镉氧循

15、环镉氧循环正极：正极：4OH- 对对Cd/Ni电池进行分析电池进行分析1.1.镉电极在碱液中稳定，不会发生析氢反应镉电极在碱液中稳定，不会发生析氢反应2.2.海绵状镉电极与氧具有很强的化合能力海绵状镉电极与氧具有很强的化合能力负极：负极：化学反应 2Cd+O2 +H2O 2Cd(OH)2电化学反应 2Cd+4OH - 2Cd(OH)2 +4eO2 +2H2O+4e 4OH- 密封措施密封措施1、负极的容量大于正极容量、负极的容量大于正极容量当正极发生过充电时，负极上还有过量的当正极发生过充电时，负极上还有过量的Cd(OH)2仍可进行还原，因而不会发生析氢过程。仍可进行还原，因而不会发生析氢过程

16、。而正极充电和过充时产生的而正极充电和过充时产生的O2可以与负极还原成的可以与负极还原成的镉发生反应而消除，构成镉氧循环。镉发生反应而消除，构成镉氧循环。一般密封镉镍蓄电池，控制负极容量与正极容量比一般密封镉镍蓄电池，控制负极容量与正极容量比为为1.32.0。2、控制电解液用量、控制电解液用量电解液量太少电解液量太少 影响电池容量和寿命。影响电池容量和寿命。 减小氧气和负极镉的反应面积；减小氧气和负极镉的反应面积；3、采用多孔薄型镍电极和镉电极、采用多孔薄型镍电极和镉电极极间距减小，有利于氧气向负极扩散以及氧气的吸收。极间距减小，有利于氧气向负极扩散以及氧气的吸收。电解液量太多电解液量太多淹没

17、隔膜透气孔，使氧气向负淹没隔膜透气孔，使氧气向负极扩散受阻；极扩散受阻；使得电池内部气室减小。使得电池内部气室减小。4、采用微孔隔膜、采用微孔隔膜 电子电阻高，离子电阻低。隔膜应尽量薄，使电池内电子电阻高，离子电阻低。隔膜应尽量薄，使电池内阻减至最小，缩短气体扩散路径；阻减至最小，缩短气体扩散路径； 既要有提供离子导电保持电液的部分，又要有提供氧既要有提供离子导电保持电液的部分，又要有提供氧气扩散的气相微孔；气扩散的气相微孔； 对电解液吸贮能力强，在充放电过程中能保持较大部对电解液吸贮能力强，在充放电过程中能保持较大部分的电液量；在较宽的温度范围内分的电液量；在较宽的温度范围内(-5585)保

18、持化保持化学稳定性及体积稳定性；学稳定性及体积稳定性； 要求隔膜具有一定的韧性和强度，耐压及耐冲击振动。要求隔膜具有一定的韧性和强度，耐压及耐冲击振动。第一阶段：正常放电至第一阶段：正常放电至a点时，电压降至点时，电压降至0V。此时。此时正极容量已放完，负极因容量过剩，仍有未放完电的活正极容量已放完，负极因容量过剩，仍有未放完电的活性物质。性物质。5、实行、实行“反极反极”保护保护第二阶段：电池电压急剧下降至第二阶段：电池电压急剧下降至-0.4V，负极继续进行，负极继续进行氧化反应，而正极则发生氢离子的还原反应氧化反应，而正极则发生氢离子的还原反应:Cd(OH)2 + 2e负极：负极： Cd

19、2OH-正极：正极： 2H+ + 2eH2第三阶段：当放电至第三阶段：当放电至b点时，负极容量也已放完，负点时，负极容量也已放完，负极电极电位急剧变正，电池电压降至极电极电位急剧变正，电池电压降至-1.52V，此时负极上，此时负极上发生氢氧根离子的氧化反应，析出氧气：发生氢氧根离子的氧化反应，析出氧气：负极：负极： 4OH-O2 + 2H2O + 4e在氧化镍电极中加入在氧化镍电极中加入反极物质反极物质Cd(OH)2正常放电时，这部分正常放电时，这部分Cd(OH)2并不参加反应，只是作为并不参加反应，只是作为非活性物质存在，一旦电池过放电时，正极容量降至零，而非活性物质存在，一旦电池过放电时，

20、正极容量降至零，而正极中的正极中的Cd(OH)2(反极物质反极物质)可进行阴极还原：可进行阴极还原：Cd(OH)2 + 2eCd + 2OH-反极保护方法：正极中加入反极物质反极保护方法：正极中加入反极物质因此防止了正极上析氢。因此防止了正极上析氢。若负极也过放而产生氧气则又若负极也过放而产生氧气则又可被正极中反极物质生成的镉所吸收，构成镉氧循环可被正极中反极物质生成的镉所吸收，构成镉氧循环。6、使用密封安全阀、使用密封安全阀当电池内部压力超过规定临界压力时，安全阀自动开启，当电池内部压力超过规定临界压力时，安全阀自动开启，气体放出气体放出 严格控制电池的充放电制度严格控制电池的充放电制度选择

21、合适的充电方式；避免浅充放循环，电池容选择合适的充电方式；避免浅充放循环，电池容易产生易产生“记忆效应记忆效应”，使容量下降；禁止过放电。，使容量下降；禁止过放电。 工作温度的控制工作温度的控制温度对镉镍电池的寿命影响很大。对密封镉镍电池温度对镉镍电池的寿命影响很大。对密封镉镍电池组的最佳使用温度范围是组的最佳使用温度范围是1030。7、正确使用和维护电池、正确使用和维护电池 氧化镍电极的充放电曲线氧化镍电极的充放电曲线半导体的导电性不好半导体的导电性不好受质子在固相中的扩散受质子在固相中的扩散控制，充放电反应进行控制，充放电反应进行的很不彻底的很不彻底5.6 Cd/NiOOH蓄电池的电性能蓄

22、电池的电性能氧化镍电极在充电的后期，或在充电的过程中，氧化镍电极在充电的后期，或在充电的过程中，NiOOH还可能会进一步阳极氧化形成还可能会进一步阳极氧化形成NiO2，或是在，或是在NiOOH晶格表面形成氧的吸附。晶格表面形成氧的吸附。放电前段主要是放电前段主要是NiO2和吸附氧的反应：和吸附氧的反应：NiO2 + H 2O + e NiOOH + OH NiOOH + O吸附 + H 2O + 2e NiOOH + 2OH 后段是羟基氧化镍电极的放电：后段是羟基氧化镍电极的放电：NiOOH + H 2O + e Ni(OH )2 + OH-Ba、Co等对氧化镍电极起活化作用等对氧化镍电极起活

23、化作用Mg、Fe、Ca、SiO2等对氧化镍电极起毒化作用等对氧化镍电极起毒化作用Ca对镉电极有毒化作用对镉电极有毒化作用提高氧化镍电极性能的措施：温度；添加剂提高氧化镍电极性能的措施：温度；添加剂添加剂添加剂LiOH的作用：的作用：Li+吸附在活性物质颗粒表面，阻止晶体颗粒长大聚结；吸附在活性物质颗粒表面，阻止晶体颗粒长大聚结；提高氧在正极上的析出过电位。提高氧在正极上的析出过电位。若加量过多，若加量过多，Li+离子可进入活性物质晶格中，形成离子可进入活性物质晶格中，形成一种电化学隋性的化合物一种电化学隋性的化合物镍酸理镍酸理(LiNiO2)，使电化学，使电化学反应变得困难。反应变得困难。 其

24、它添加剂的影响：其它添加剂的影响： 镉镍电池充放电曲线镉镍电池充放电曲线开口式镉镍蓄电池开口式镉镍蓄电池密封式镉镍蓄电池密封式镉镍蓄电池放电曲线平稳于 1.25V左右。放电容量除与活性物质量有关 外，还与放电制度、 电解液浓度以及放电温度等因素有关。充电电流越大，则充电电压越高；温度越高，则充电电压越低。在正常充电制度下，充电效率约85左右。 记忆效应记忆效应Cd/NiOOH蓄电池蓄电池长期进行浅充放电循环长期进行浅充放电循环后再进行深放后再进行深放电时电时, 表现出明显的容量损失和放电电压的下降表现出明显的容量损失和放电电压的下降, 经经数次全充放电循环后数次全充放电循环后, 电池性能可得到

25、恢复电池性能可得到恢复, 这种现这种现象称为记忆效应。象称为记忆效应。记忆效应产生的原因：如果镍镉电池在它们被完全放记忆效应产生的原因：如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块，导致活性物电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块，导致活性物质失活。质失活。减缓消除记忆效应的方法：采用小电流全充放电减缓消除记忆效应的方法：采用小电流全充放电 循环寿命循环寿命Cd/NiOOH蓄电池的循环寿命很长蓄电池的循环寿命很长,一般一般825年年。放电条件放电条件(放电深度放电深度, 温度温度, 放电倍率等放电倍率等)对电池的循对电池的循环寿命影响很大，尤其是放电深度。环寿命影响很大，尤其是

26、放电深度。 自放电自放电因为负极镉在电解液中的平衡电极电势比氢的正，因为负极镉在电解液中的平衡电极电势比氢的正，不易构成自发腐蚀电池，而且氢在镉上的析出过电位很不易构成自发腐蚀电池，而且氢在镉上的析出过电位很大，所以镉镍电池自放电小大，所以镉镍电池自放电小 。但充放电后储存初期，自放但充放电后储存初期，自放电严重，因为电严重，因为NiO2的不稳定造成的，的不稳定造成的，23天后，自放电几乎天后，自放电几乎停止。停止。5.7 Cd/NiOOH蓄电池的制造工艺蓄电池的制造工艺从制备反应原理可分为从制备反应原理可分为: :化学沉淀法化学沉淀法; ;粉末金属法粉末金属法; ;金属镍电解法。金属镍电解法

27、。 活性物质的制备活性物质的制备正极活性物质的制备正极活性物质的制备1、化学沉淀法、化学沉淀法将镍盐、苛性碱、络合剂、添加剂以不同的加料方式将镍盐、苛性碱、络合剂、添加剂以不同的加料方式加到耐碱反应器内加到耐碱反应器内,在控制温度、流量、反应时间及在控制温度、流量、反应时间及pH值值等条件下等条件下,使镍盐或镍络合物与苛性碱之间发生反应。所用使镍盐或镍络合物与苛性碱之间发生反应。所用镍盐和苛性碱分别为镍盐和苛性碱分别为NiSO4、NiCl2、Ni(NO3)2或其混合物或其混合物和和KOH或或NaOH。NiSO4 + 2NaOH Ni(OH)2 + Na2SO4传统的传统的Ni(OH)2生产工艺

28、流程生产工艺流程(1)反应工序反应工序温度在温度在50左右，控制反应物浓度及加料速度，在反左右，控制反应物浓度及加料速度，在反应过程中应保持碱过量。应过程中应保持碱过量。NiSO4溶液以喷淋形式加入到不溶液以喷淋形式加入到不断搅拌的断搅拌的NaOH溶液中，以防止由于局部溶液中，以防止由于局部pH值较小而生值较小而生成不溶于水的碱式硫酸镍成不溶于水的碱式硫酸镍Ni(OH)SO4，同时带入大量硫酸，同时带入大量硫酸根离子，使根离子，使NiSO4不能充分利用。不能充分利用。(2) 压滤压滤在板框压滤机中压滤，滤饼中含水量约为在板框压滤机中压滤，滤饼中含水量约为4858。(3) 蒸汽干燥蒸汽干燥破坏胶

29、体结构。干燥温度为破坏胶体结构。干燥温度为110140，蒸汽压力为，蒸汽压力为5469kPa，干燥时间，干燥时间7h，干燥后的物质水含量不应大于，干燥后的物质水含量不应大于8。干燥温度不超过。干燥温度不超过200，否则，否则Ni(OH)2将会部分分解将会部分分解成成NiO ，其电化学活性很小，导电性能也差。，其电化学活性很小，导电性能也差。(4) 洗涤洗涤洗涤温度控制在洗涤温度控制在7080。目的在于除掉滤饼中的。目的在于除掉滤饼中的SO42-，一般洗至，一般洗至SO42-含量不大于含量不大于1为合格。为合格。(5) 二次干燥二次干燥除去吸附水。温度保持在除去吸附水。温度保持在80120。经二

30、次干燥后。经二次干燥后的的Ni(OH)2呈浅绿色，水含量应不大于呈浅绿色，水含量应不大于6.5。(6) 粉碎过筛粉碎过筛经二次干燥后的经二次干燥后的Ni(OH)2放入粉碎机内进行粉碎，并放入粉碎机内进行粉碎，并过过40目筛。目筛。(7) 和粉和粉将将Ni(OH)2、石墨粉、石墨粉、KOH(NaOH)溶液和添加剂混合溶液和添加剂混合均匀，混合时间约均匀，混合时间约40min。2、粉末金属法、粉末金属法以粉末状金属镍为原料，通过镍粉在适当物理化学以粉末状金属镍为原料，通过镍粉在适当物理化学条件下的氧化水解反应来制备条件下的氧化水解反应来制备Ni(OH)2。Ni+H2O+1/2O2 Ni(OH)2从

31、动力学考虑，通常条件下该反应的反应速度很小。从动力学考虑，通常条件下该反应的反应速度很小。因此需要改变反应条件来加速反应，例如：使用催化剂、因此需要改变反应条件来加速反应，例如：使用催化剂、提高反应温度、增大氧气压力和金属镍粉的比表面积等。提高反应温度、增大氧气压力和金属镍粉的比表面积等。3、电解法、电解法在外加电流的作用下在外加电流的作用下,金属镍阳极氧化成金属镍阳极氧化成Ni2+，水分子，水分子在阴极上还原析氢产生在阴极上还原析氢产生OH-，两者反应生成，两者反应生成Ni(OH)2沉淀。沉淀。阳极反应：阳极反应：Ni Ni 2+ + 2e阴极反应：阴极反应：2H2O+2e 2OH- + H

32、2电解法工艺的关键是所使用的电解液组成及电解过程中的具体电解法工艺的关键是所使用的电解液组成及电解过程中的具体操作程序。例如：要使金属镍在不出现阳极钝化现象的前提下操作程序。例如：要使金属镍在不出现阳极钝化现象的前提下阳极氧化，电解液中阳极氧化，电解液中需要需要含有含有Cl-。为避免阳极析氯，应控制适。为避免阳极析氯，应控制适当的电流密度和槽电压。当的电流密度和槽电压。负极活性物质的制备负极活性物质的制备通常首先制备出通常首先制备出CdO，再用，再用CdO制备镉电极，在电池化制备镉电极，在电池化成时将成时将CdO转化为金属镉；也可以直接制备海绵状金属镉。转化为金属镉；也可以直接制备海绵状金属镉

33、。1、CdO的制备：升华法的制备：升华法镉在镉在10001150的高温炉中升华，变成镉蒸气，在经的高温炉中升华，变成镉蒸气，在经空气氧化成氧化镉。空气氧化成氧化镉。2、海绵状、海绵状Cd的制备：电解法的制备：电解法电解镉盐，镉在阴极析出，刮下后经水洗、干燥、过筛电解镉盐，镉在阴极析出，刮下后经水洗、干燥、过筛即可。即可。将正负极活性物质分别填充到镀镍的穿孔钢带做成将正负极活性物质分别填充到镀镍的穿孔钢带做成的扁平封闭盒子里，把盒子叠放在一起制成电极。的扁平封闭盒子里，把盒子叠放在一起制成电极。优点：结构坚固，循环寿命和储存寿命长，成本低。优点：结构坚固，循环寿命和储存寿命长，成本低。缺点：电阻

34、大，比能量低，极间距不能太小，极板缺点：电阻大，比能量低，极间距不能太小，极板不能做薄，不易大电流放电。不能做薄，不易大电流放电。 有极板盒式电极的制造有极板盒式电极的制造将活性物质填充在烧结镍基体的微孔中。将活性物质填充在烧结镍基体的微孔中。优点优点: :机械强度好，内阻低，适合大电流放电，温度机械强度好，内阻低，适合大电流放电，温度适应范围广适应范围广(-40(-4050)50)。缺点缺点: : 耗镍量大，制造工艺复杂，生产成本较高。耗镍量大，制造工艺复杂，生产成本较高。工艺流程：工艺流程：烧结镍基板制备烧结镍基板制备基板浸渍基板浸渍碱化碱化化成化成 烧结式电极的制造烧结式电极的制造1.

35、多孔镍基板制造多孔镍基板制造（1）压制法）压制法把把100目筛的镍粉与干燥过筛的目筛的镍粉与干燥过筛的NH4HCO3，按一定，按一定的比例混合均匀，压在镀镍的铁网上，压力的比例混合均匀，压在镀镍的铁网上，压力10001200Kg/cm2。成型的基板在惰性气氛中高温烧结。成型的基板在惰性气氛中高温烧结（T=700900，t=2025min）。然后在炉内冷）。然后在炉内冷却却40min，制成的基板要有良好的导电性，机械强，制成的基板要有良好的导电性，机械强度，孔径均匀且孔率较高（一般不小于度，孔径均匀且孔率较高（一般不小于73%）。）。（2）拉浆法）拉浆法镍粉与羧甲基纤维素钠的水溶液混合制成镍浆。

36、镍粉与羧甲基纤维素钠的水溶液混合制成镍浆。把镍网从镍浆中拖过，经刮平，干燥、滚压、烧结把镍网从镍浆中拖过，经刮平，干燥、滚压、烧结成型。这种方法便于机械化流水作业，生产效率高。成型。这种方法便于机械化流水作业，生产效率高。立式烧结炉刚玉炉管卧式烧结炉2. 基板的浸渍和碱化基板的浸渍和碱化（1）正极）正极a. 在比重为在比重为1.62-1.67的的Ni(NO3)2溶液中浸渍，溶溶液中浸渍，溶液的液的pH值为值为3-4，T=70-110 ，浸渍时间，浸渍时间1-8h。b. 取出沥干。取出沥干。c. 放入干燥箱内结晶放入干燥箱内结晶1h以上。再将极板在比重为以上。再将极板在比重为1.19-1.2的的KOH溶液中浸渍数小时（溶液中浸渍数小时（T=60-70），