镍镉电池的工作原理

有很多小伙伴是想了解一下镍镉电池的工作原理，好吧，今天我们量能专业的镍氢电池厂家来带大家了解一下镍镉电池的工作原理，我们先介绍一下什么是镍镉电池，镍镉电池的正极材料为球型氢氧化镍，充电时为NiOOH，放电时为Ni(OH)2。镍镉电池(Ni-Cd，Nickel-CadmiunBattery)因其碱性氢氧化物中含有金属镍和镉而出名。

负极材料为棉状金属镉或氧化镉粉及其氧化铁粉，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，增多极板的容量。电解液通常为氢氧化纳或氢氧化钾溶液，为了增多蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解液中添加少量的氢量的氢氧化锂(大约每升电解液加15~20g)。

一、先了解涂璇镉电极的反应基本原理是啥

镍镉电池的负极活性物质是棉状金属镉，放电产物是难溶于KOH溶液的Cd(OH)2。镉电极的放电反应基本原理是溶解一沉积基本原理，放电时Cd被氧化，生成Cd(OH)3–进入溶液，然后再形成Cd(OH)2沉积在电极上。Cd(OH)3–在碱液中的溶解度为9×10-5mol/L，该浓度可以使镉电极具有较高的反应速率，这也是镍镉电池能够高倍率放电的核心缘故。电极的放电基本原理为首先发生OH一的吸附：Cd+OH–→Cd-OH吸附+e–

伴随着电板电势连续不断升高，镉进一步氧化，生成Cd(OH)3–进入溶液：

Cd-OH吸附+2OH–→Cd(OH)3–+2e-

当界面溶液中Cd(OH)3–过饱和时，Cd(OH)2就沉积析出：

Cd(OH)3–→Cd(OH)2↓+OH–

生成的Cd(OH)2附着在电极表面上，形成疏松多孔的Cd(OH)2，更加有利于溶液中的OH一继续向电极内部结构蔓延，使内部结构的棉状镉也通过溶解沉积过程转化为Cd(OH)2实现内部结构活性物质的放电。

二、镍电极的反应机理

镍电极充电时，第一步是电极中Ni(OH)2颗粒表面的Ni2+失去电子成为Ni3+，电子通过正极中的导电网络和集流体向外电路转移;同时Ni(OH)2颗粒表面晶格OH–中的H+通过界面双电层进入溶液，与溶液中的OH一结合生成H20。以上所述反应起先发生在Ni(OH)2颗粒的表层，使得表层中质子H+浓度降低，而颗粒内部结构仍保持较高浓度的H+。鉴于浓度梯度，H+从颗粒内部结构向表层蔓延。

镍电极充电时，鉴于质子H+在NiOOH/Ni(OH)2，颗粒中扩散系数小，颗粒表面的质子浓度降低，在终极状况下会降低到零，这时表层中的NiOOH几乎彻底转化为NiO2。电极电势不断上升，反应如下：

NiOOH+OH–→NiO2+H2O+e–

鉴于电极电势的上升，造成溶液中的OH-被氧化，发生如下反应：

40H–-4e–→O2↑+2H2O

所以，在充电过程中.镍电极上会有O，进行析出，但这并不表示充电过程已彻底完成。一般情况下，在充电不久时镍电极就会开始析氧，这也是镍电极的一个特点。在终极状况下，表层中生成的NiO，并不是以单独的结构存在于电极中，而是掺杂在NiOOH晶格中。NiO2不稳定，会发生分解，进行析出氧气。

2NiO2+H2O→2NiOOH+1/2O2↑