镉电极表面处理对CdNi电池性能的影响

　　镉电极表面处理对Cd/Ni电池性能的影响李相哲陈保贵激国庆（1.泰州春兰研究院能源中心江苏秦州225300太行电源有限责任公司河南新乡453069）对镉电极表面进行处理，比较了各种处理方法对电池性能的影响。试验结果表明合适的处理方法，可以提高电极的氧复合能力从而改善电池的快充性能。

　　0前言Cd/Ni电池在充电末期，尤其是在快速充电时，镍电极上析出大量氧气：若产生的氧气不能在负极上有效地进行化学复合或电化学复合：电池内压会大幅度升高，导致电池安全阀开启，发生漏气甚至漏液，严重影响电池容量和寿命。传统的设计中实现这一目的的方法是使用半湿隔膜，镉电极不能处于富液状态。但是对于快充型高容量电池来说这种方法并不能从根本上解决问题。

　　提高镉电极的氧复合能力一般可以通过下列途径：提高电极孔率和表面积；采用合适的电解液量和隔膜；为氧气复合提供足够的三相界面（固、液、气），对氧气的复合进行催化；电池采用紧装配，减小两极间距离。另外快充电池必须有较低的内阻。我们分别在镉电极表面涂敷乙炔黑、羰基镍粉及憎水剂等，比较了不同处理方法对电池性能的影响，并对实验结果进行了分析。

　　1实验1.1正极采用泡沫镍做基体，填充球形Ni（OH）2，规格为70mmX39mmX0.75mm，挑选基体及活性物质增重相同的极板供实验用，电极容量按1000mAh（AA型电池）设计。

　　1.2负极也采用泡沫镍做基体，填充CdO及添加剂组成的活性物质。规格为90mmX39mmX0.50mm.挑迭基体及活性物质增重相同的极板供实验用。

　　1.3负极板处理方法1不做任何处理；：表面涂敷一层镍浆（由羰基镍粉和黏合剂组成）；3：表面涂敷一层乙炔黑（由乙炔黑与黏合剂组成）；4极板浸合适浓度的憎水剂溶液；：表面涂敷由羰基镍粉和憎水剂溶液组成的浆。

　　1.4组装AA型试验电池8~2.3atm范围内的防爆盖，组装成AA型电池，额定容量1 000mAh，电解液量控制在2.8~3. 2结果与讨论每组电池取10只进行实验，额定容量按照1000mAh计算进行性能测试。

　　2C；A充放电性能2C；A充电7h在充电末期测试电池的密封性能结果见表1.表1 0.2C/A充电密封性能类别漏液/只放电容量/mAh 2C率放电结果可以看出，表面涂敷羰基镍粉或乙炔黑的2和3电池放电电压比较好，比未处理的1电池的平均电压要高出10 ~20mV.这是由于处理后电极导电性增强，电池内阻降低的缘故。仅浸憎水剂的电极组成的4电池性能最差放电容量明显偏低，0. 2C；A放电仅4h左石，并且充电末期电池发热多只电池漏液或漏气。这是由于憎水剂不导电，处理后电极内阻大大增加，阻碍活性物质的放电（半电池测试镉电极容量，浸憎水剂的电极容量明显偏低），使镉电极容量下降，充电后期可能发生氨气的析出，导致内压急剧上升，充电电压升高，电池发热，出现漏液、漏气现象并且放电电压偏低。负极板表面涂由羰基镍粉和憎水剂组成的浆的5电池情况良好，因为镍粉的加入抵消了憎水剂引起的内阻增加现象。

　　对各组电池以1C；A充电90min，测试其充放电性能及密封性能密封性能见表2. C/A充电密封性能类别type从表2可以看出涂敷镍粉和憎水剂的5电池密封效果最好；仅涂镍粉的2电池次之；涂乙炔黑的3电池性能虽然有所改善，但没有从根本上解决问题。

　　浸憎水剂的电池虽然增大了镉电极的三相界面，改善了氧气复合的环境，但增加了电池的内阻，并且降低了负极物质的活性，因此仅用憎水剂其负面影响要大于正面影响。镍粉不仅是一种良好的导电剂，而且可以对氧气的复合起催化作用。

　　为1C；A充电曲线（仅浸憎水剂的4电池由于容量过低，充电漏液、漏气现象严重，未进行1C充电实验）。

　　圄11C率充电曲线由可以看出，负极未进行表面处理的电池其最后充电电压高达1.64V，没有出现电压降现象，这是由于充电末期镉电极氧复合性能不好，使电池内压上升，充电电压升高。涂镍粉和憎水剂的电池充电末期电压仅1.52V左石，并且有明显的-AV出现，说明其镉电极复合性能良好，镉电极上的复合使其电位正移，而镍电极末期NiO；的分解使其电位负移，从而出现电压降。表面用乙炔黑处理的电极组成的电池，充电末期-AV出现后电压又持续上升，这可能是因为1C充电末期电池温度上升，使乙炔黑与析出的氧气发生化合，生成CO；使电池内压上升，内阻增大从而使充电电压又出现上升，并且生成的CO；还可使电解液碳酸盐化低电池容量和寿命。

　　用镍粉和憎水剂对镉电极进行表面处理，不仅增加了三相界面，为氧气复合提供了足够的复合场所，而且镍粉的存在消除了憎水剂对内阻的影响，并且对氧气的复合起到了催化作用，提高了电池的快充性能。

　　测试每只电池的荷电态内阻和0. 2C率放电电压平台结果见表3.表3电池内阻与放电电压平台类别type电池内阻/m！

　　放电平台/mV内阻大小是电池放电电压平台高低的反映。一般说，对于同种型号的电池，内阻越低，电池放电电压越高。快速充电电池必须具有较低的内阻，否则，由于充电电流较大，欧姆极化加大，产生热量增加，电池发热影响电池性能。由表3可以看出仅浸憎水剂的电极组成的4电池内阻明显高得多所以其放电电压较低；涂镍粉和乙炔黑的2和3电池放电电压平台最高涂镍粉和憎水剂处理的5电池放电电压与它们相差不大。

　　3结论镉电极表面涂敷镍粉、乙炔黑等可以增强电池导电性能低电池内阻，改善电池放电电压。

　　电极表面涂敷镍粉的同时浸憎水剂，可以提高电极的氧复合能力，降低电池内压，使电池适应快速充电。