In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van nieuwe energietechnologieën, zijn op nikkel gebaseerde elektrodenmaterialen een onderzoekshotspot geworden vanwege hun uitstekende elektrochemische eigenschappen. Dit artikel vat een aantal wetenschappelijke onderzoeksresultaten samen en sorteert de aanbevolen nikkelelektrode -materialen en hun voordelen in verschillende toepassingsscenario's.
I. Nikkel-hydrogen batterij: hoge stabiliteit-type nikkelhydroxide-elektrode
Het -NI (OH) ₂ Elektrode -materiaal (elektronenoverdrachtnummer van ongeveer 1.3) ontwikkeld door het Harbin Institute of Technology -team vertoont aanzienlijke voordelen. Vergeleken met traditionele -NI (OH) ₂ ₂, heeft het betere mechanische eigenschappen, meer positieve elektrodepotentiaal, hogere laadefficiëntie en de interfaciale ladingsoverdrachtsimpedantie wordt met ongeveer 30%verminderd. Bovendien kan -NI (OH) ₂ het nikkelgehalte in het actieve materiaal met 30%verminderen, wat zowel milieubescherming als economische waarde heeft. Uit de studie bleek ook dat het stapelfout van het materiaal nauw verband houdt met de ontladingscapaciteit. Het stapelfout van het materiaal met hoge capaciteit (270 mAh/g) is 14,9%, wat een nieuw idee biedt voor het optimaliseren van het elektrode-ontwerp.
II. Supercondensator: nikkeloxide/koolstof nanobuis composietelektrode
Het composietmateriaal van nikkeloxide (NIO) en koolstof nanobuis (CNT) heeft uitstekende prestaties op het gebied van energieopslag. De NIO/CNT-composietelektrode bereid door SOL-gelmethode en elektrochemische depositie heeft een specifieke capaciteit van maximaal 160F/g en heeft zowel dubbele laagcapaciteit als pseudocapacitantie-eigenschappen. De specifieke capaciteit van NIO enkele elektrode warmte behandeld bij 250 graden bereikt 240F/g, wat beter is dan traditionele geactiveerde koolstofmaterialen, en de introductie van koolstofnanobuizen vermindert verder de impedantie en verbreedt het werkpotentiaalvenster. De op nanostructureerde nikkelgebaseerde materialen gesynthetiseerd door hydrothermische methode (zoals holle nikkelhydroxide-microsferen en poreuze nikkeloxide-staven) hebben een specifieke capaciteit van meer dan 1000 f/g en uitstekende cyclusstabiliteit, die geschikt zijn voor nieuwe energie-opslagsystemen voor energievoertuig.
Iii. Zink-Nickel-batterij: nikkelelektrode-technologie met hoge dichtheid
Als een groene secundaire batterij blijft de nikkelelektrodetechnologie van zinknickelbatterijen verbeteren. Studies hebben aangetoond dat bolvormige -Ni (OH) ₂ elektroden met hoge dichtheid moeten synthetiseren om actieve materialen met hoge elektronenoverdracht te synthetiseren om expansieproblemen te onderdrukken. Bovendien verbetert zinkoxide-nanotechnologie (zoals staafvormig en bolvormig nano-zinkoxide) de cyclusstabiliteit van zinkelektroden aanzienlijk, met een specifieke capaciteit van 630 mAh/g, waarvan wordt verwacht dat het de industrialisatie van zinknickel-batterijen bevordert.
IV. Waterstofevolutiereactie: op nikkel gebaseerde legeringen en poreuze structuurelektroden
Op het gebied van waterstofproductie door waterelektrolyse worden op nikkel gebaseerde legeringen (zoals Ni-S, Ni-SN) en poreuze nikkelelektroden bereid door elektrodepositie, wat met een lage waterstofevolutie overpotentiële en hoge katalytische activiteit vertoont. Schuimte nikkel gebaseerde edelmetaaloxide-elektroden verbeteren het oppervlak en de katalytische efficiëntie verder, wat een nieuwe oplossing biedt voor de ontwikkeling van schone energie.
V. Frontier-exploratie: bimetallische verbindingen en zeldzame aardmagnesiummagesium nikkel gebaseerde materialen
De pseudocapacitieve eigenschappen van nikkel-cobalt bimetallische hydroxiden, sulfiden en seleniden zijn aanzienlijk beter dan die van monometaalverbindingen, en de specifieke capaciteit en de levensduur zijn sterk verbeterd. Zeldzame aardm-magnesium-nickel-gebaseerde waterstofopslaglegeringen (zoals AB₃, A₂B₇-type) zijn de onderzoeksfocus geworden van de nieuwe generatie van nikkel-hydrogen batterij negatieve elektrodenmaterialen vanwege hun hoge afvoercapaciteit en snelheidsprestaties.
Conclusie
De gediversifieerde ontwikkeling van op nikkel gebaseerde elektrodenmaterialen bevordert de innovatie van energieopslag- en energieconversietechnologieën. Van hoge-stabiliteit -NI (OH) ₂ tot krachtige NIO/CNT-composieten, van zink-nickel batterijoptimalisatie tot katalysatietoepassingen van waterstofevolutie, deze prestaties hebben een wetenschappelijke basis gelegd voor de hoge efficiëntie en groenheid van nieuwe energie-apparaten. In de toekomst zal de voortgang van nanostructuurregulering en samengestelde technologie het potentieel van op nikkel gebaseerde materialen verder ontketenen en het doel van de "dubbele koolstof" helpen bereiken.
