氧化鎳電極的膨脹

當(dāng)電池反復(fù)充放電循環(huán)時(shí)，氧化鎳電極的體積膨脹，這可能由于：
① 充放電循環(huán)過程中活性物質(zhì)密度的變化
② 電極內(nèi)部活性物質(zhì)溶解，這些活性物質(zhì)在電極表面沉積
③ 燒結(jié)式或泡沫式電極中的鎳基體腐蝕產(chǎn)生的鎳的氧化物
④ 電極微孔中產(chǎn)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(zhì)在放電過程中膨脹，在充電過程中收縮，即氧化鎳電極產(chǎn)生了膨脹-收縮機(jī)理，這是活性物質(zhì)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(chǎn)生不良影響，但是由于制造工藝控制不當(dāng)或電池的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)選取欠慎重，也會導(dǎo)致影響電池性能的超常膨脹，這是應(yīng)該引起注意的。例如袋式電極，壓成電極，塑料粘結(jié)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(dāng)?shù)姆椒ɑ蛄蛩猁}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(jié)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(zhì)，使極板中的殘余孔率減少，會使充放電循環(huán)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(guān)注？因?yàn)殒囨k或泥氫電池中深充放循環(huán)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(dǎo)致一系列的問題。例如活性物質(zhì)增重過大，使膨脹-收縮加劇，是極板微孔內(nèi)產(chǎn)生較大壓力，燒結(jié)基體或載體強(qiáng)度下降，或發(fā)生題泡或裂紋，顆粒脫落進(jìn)入隔膜中使正負(fù)極短路。同時(shí)，由于燒結(jié)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(jié)果電池內(nèi)阻增加，高倍率放電或低溫放電時(shí)電池電壓下降，此外，由于電極膨脹，活性物質(zhì)與導(dǎo)電基體接觸不良，活性物質(zhì)相對表面積減少，活性物質(zhì)利用率降低，電池放電真實(shí)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(chǎn)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(fù)合產(chǎn)生的熱量也可增加，電池內(nèi)部溫度升高，尤其是在高溫，小電流充電的使用狀態(tài)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(yán)格控制。

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