鎳鎘電池的工作原理

有很多小伙伴是想了解一下鎳鎘電池的工作原理，好吧，今天我們量能專業的鎳氫電池廠家來帶大家了解一下鎳鎘電池的工作原理，我們先介紹一下什么是鎳鎘電池，鎳鎘電池的正極材料為球型氫氧化鎳，充電時為NiOOH，放電時為Ni(OH)2。鎳鎘電池(Ni-Cd，Nickel-CadmiunBattery)因其堿性氫氧化物中含有金屬鎳和鎘而出名。

負極材料為棉狀金屬鎘或氧化鎘粉及其氧化鐵粉，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性，增多極板的容量。電解液通常為氫氧化納或氫氧化鉀溶液，為了增多蓄電池的容量和循環壽命，通常在電解液中添加少量的氫量的氫氧化鋰(大約每升電解液加15~20g)。

一、先了解涂璇鎘電極的反應基本原理是啥

鎳鎘電池的負極活性物質是棉狀金屬鎘，放電產物是難溶于KOH溶液的Cd(OH)2。鎘電極的放電反應基本原理是溶解一沉積基本原理，放電時Cd被氧化，生成Cd(OH)3–進入溶液，然后再形成Cd(OH)2沉積在電極上。Cd(OH)3–在堿液中的溶解度為9×10-5mol/L，該濃度可以使鎘電極具有較高的反應速率，這也是鎳鎘電池能夠高倍率放電的核心緣故。電極的放電基本原理為首先發生OH一的吸附：Cd+OH–→Cd-OH吸附+e–

伴隨著電板電勢連續不斷升高，鎘進一步氧化，生成Cd(OH)3–進入溶液：

Cd-OH吸附+2OH–→Cd(OH)3–+2e-

當界面溶液中Cd(OH)3–過飽和時，Cd(OH)2就沉積析出：

Cd(OH)3–→Cd(OH)2↓+OH–

生成的Cd(OH)2附著在電極表面上，形成疏松多孔的Cd(OH)2，更加有利于溶液中的OH一繼續向電極內部結構蔓延，使內部結構的棉狀鎘也通過溶解沉積過程轉化為Cd(OH)2實現內部結構活性物質的放電。

二、鎳電極的反應機理

鎳電極充電時，第一步是電極中Ni(OH)2顆粒表面的Ni2+失去電子成為Ni3+，電子通過正極中的導電網絡和集流體向外電路轉移;同時Ni(OH)2顆粒表面晶格OH–中的H+通過界面雙電層進入溶液，與溶液中的OH一結合生成H20。以上所述反應起先發生在Ni(OH)2顆粒的表層，使得表層中質子H+濃度降低，而顆粒內部結構仍保持較高濃度的H+。鑒于濃度梯度，H+從顆粒內部結構向表層蔓延。

鎳電極充電時，鑒于質子H+在NiOOH/Ni(OH)2，顆粒中擴散系數小，顆粒表面的質子濃度降低，在終極狀況下會降低到零，這時表層中的NiOOH幾乎徹底轉化為NiO2。電極電勢不斷上升，反應如下：

NiOOH+OH–→NiO2+H2O+e–

鑒于電極電勢的上升，造成溶液中的OH-被氧化，發生如下反應：

40H–-4e–→O2↑+2H2O

所以，在充電過程中.鎳電極上會有O，進行析出，但這并不表示充電過程已徹底完成。一般情況下，在充電不久時鎳電極就會開始析氧，這也是鎳電極的一個特點。在終極狀況下，表層中生成的NiO，并不是以單獨的結構存在于電極中，而是摻雜在NiOOH晶格中。NiO2不穩定，會發生分解，進行析出氧氣。

2NiO2+H2O→2NiOOH+1/2O2↑