Ces dernières années, avec le développement rapide de nouvelles technologies énergétiques, les matériaux d'électrodes à base de nickel sont devenus un hotspot de recherche en raison de leurs excellentes propriétés électrochimiques. Cet article résume un certain nombre de résultats de recherche scientifique et réglent les matériaux d'électrode en nickel recommandés et leurs avantages dans différents scénarios d'application.
I. Batterie de nickel-hydrogène: Électrode d'hydroxyde de nickel de type à haute stabilité
Le matériau d'électrode -ni (OH) ₂ (numéro de transfert d'électrons d'environ 1,3) développé par l'équipe Harbin Institute of Technology présente des avantages importants. Par rapport à -NI traditionnel (OH) ₂, il a de meilleures propriétés mécaniques, un potentiel d'électrode plus positif, une efficacité de charge plus élevée et l'impédance de transfert de charge interfaciale est réduite d'environ 30%. De plus, -ni (OH) ₂ peut réduire la teneur en nickel dans le matériau actif de 30%, qui a à la fois la protection de l'environnement et la valeur économique. L'étude a également révélé que le taux de défaut d'empilement du matériau est étroitement lié à la capacité de décharge. Le taux de défaut d'empilement du matériau à haute capacité (270 mAh / g) est de 14,9%, ce qui fournit une nouvelle idée pour optimiser la conception des électrodes.
Ii Supercondensateur: Electrode composite à oxyde de nickel / nanotube de carbone
Le matériau composite de l'oxyde de nickel (NIO) et des nanotubes de carbone (CNT) a des performances exceptionnelles dans le domaine du stockage d'énergie. L'électrode composite NIO / CNT préparée par la méthode Sol-gel et le dépôt électrochimique a une capacité spécifique allant jusqu'à 160f / g, et a à la fois des caractéristiques de capacité à double couche et de pseudocapitance. La capacité spécifique de l'électrode unique traitée à la chaleur à 250 degrés atteint 240f / g, ce qui est meilleur que les matériaux de carbone activés traditionnels, et l'introduction de nanotubes de carbone réduit encore l'impédance et élargit la fenêtre de potentiel de travail. Les matériaux nanostructurés à base de nickel synthétisés par la méthode hydrothermale (tels que les microsphères hydroxyde de nickel creux et les tiges d'oxyde de nickel poreux) ont une capacité spécifique de plus de 1000F / g et une excellente stabilité du cycle, qui conviennent aux nouveaux systèmes d'énergie de véhicules énergétiques.
Iii. Batterie de zinc-nickel: technologie d'électrode nickel haute densité
En tant que batterie secondaire verte, la technologie des électrodes nickel des batteries de nickell en zinc continue de s'améliorer. Des études ont montré que les électrodes sphériques à haute densité -NI (OH) doivent synthétiser les matériaux actifs du nombre élevé de transfert d'électrons pour supprimer les problèmes d'expansion. De plus, la nanotechnologie de l'oxyde de zinc (comme l'oxyde de nano-zinc en forme de tige et sphérique) améliore considérablement la stabilité du cycle des électrodes de zinc, avec une capacité spécifique de 630 mAh / g, qui devrait favoriser l'industrialisation des batteries de zinc-nickel.
Iv. Réaction d'évolution de l'hydrogène: alliages à base de nickel et électrodes de structure poreuse
Dans le domaine de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau, les alliages à base de nickel (tels que Ni-S, Ni-SN) et les électrodes nickels poreux sont préparés par électrodéposition, montrant une faible activité surnale et élevée sur le surnaillement et la catalytique élevée. Les électrodes d'oxyde métallique précieuses à base de nickel moussantes améliorent encore la surface et l'efficacité catalytique, offrant une nouvelle solution pour le développement de l'énergie propre.
V. Frontier Exploration: composés bimétalliques et matériaux à base de nickel de magnésium de terres rares
Les propriétés pseudocapacitives des hydroxydes, sulfures et sélénides bimétalliques nickel-cobalt sont nettement meilleurs que ceux des composés monométalliques, et la capacité spécifique et la durée de vie du cycle sont considérablement améliorées. Les alliages de stockage d'hydrogène à base d'hydrogène à base de magnésium-nickel rares (tels que AB₃, type A₂b₇) sont devenus la recherche de la nouvelle génération de matériaux d'électrode à batterie de nickel-hydrogène en raison de leur capacité de décharge élevée et de leurs performances de taux.
Conclusion
Le développement diversifié de matériaux d'électrode à base de nickel favorise l'innovation des technologies de stockage d'énergie et de conversion d'énergie. De la stabilité à haute stabilité (OH) ₂ aux composites NIO / CNT à haute performance, de l'optimisation de la batterie de zinc-nickel aux applications catalytiques de l'évolution de l'hydrogène, ces réalisations ont jeté une base scientifique pour la grande efficacité et la verdure de nouveaux dispositifs énergétiques. À l'avenir, la progression de la régulation de la nanostructure et de la technologie composite libérera davantage le potentiel des matériaux à base de nickel et aidera à atteindre l'objectif du «double carbone».
