Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento de novas tecnologias de energia, os materiais de eletrodo à base de níquel se tornaram um ponto de pesquisa de pesquisa devido às suas excelentes propriedades eletroquímicas. Este artigo resume uma série de resultados de pesquisas científicas e classifica os materiais de eletrodo de níquel recomendados e suas vantagens em diferentes cenários de aplicação.
I. Bateria de níquel-hidrogênio: Eletrodo de hidróxido de níquel de alta estabilidade do tipo
O material -ni (OH) ₂ eletrodo (número de transferência de elétrons de cerca de 1,3) desenvolvido pela equipe do Instituto de Tecnologia Harbin mostra vantagens significativas. Comparado com -ni (OH) tradicional, possui melhores propriedades mecânicas, mais potencial de eletrodo positivo, maior eficiência de carregamento e a impedância de transferência de carga interfacial é reduzida em cerca de 30%. Além disso, -ni (OH) ₂ pode reduzir o conteúdo de níquel no material ativo em 30%, que possui proteção ambiental e valor econômico. O estudo também descobriu que a taxa de falha de empilhamento do material está intimamente relacionada à capacidade de descarga. A taxa de falha de empilhamento do material de alta capacidade (270mAh/g) é de 14,9%, o que fornece uma nova idéia para otimizar o design do eletrodo.
Ii. Supercapacitor: Eletrodo composto de óxido de níquel/nanotubo de carbono
O material compósito do óxido de níquel (NIO) e nanotubo de carbono (CNT) tem um excelente desempenho no campo do armazenamento de energia. O eletrodo composto de NiO/CNT preparado pelo método sol-gel e deposição eletroquímica tem uma capacitância específica de até 160F/g e possui características de capacitância e pseudocapacitância de camada dupla e pseudocapacitância. A capacidade específica do eletrodo único de nio tratado timoril a 250 graus atinge 240f/g, o que é melhor que os materiais de carbono ativados tradicionais, e a introdução de nanotubos de carbono reduz ainda mais a impedância e amplia a janela em potencial de trabalho. Os materiais nanoestruturados à base de níquel sintetizados pelo método hidrotérmico (como microesferas de hidróxido de níquel ocos e hastes de óxido de níquel poroso) têm uma capacitância específica de mais de 1000F/G e excelente estabilidade do ciclo, que são adequados para novos sistemas de armazenamento de energia de energia.
Iii. Bateria de zinco-níquel: tecnologia de eletrodo de níquel de alta densidade
Como uma bateria secundária verde, a tecnologia de eletrodos de níquel das baterias de zinco-níquel continua a melhorar. Estudos demonstraram que os eletrodos esféricos -ni (OH) ₂ de alta densidade precisam sintetizar materiais ativos do número de transferência de elétrons de alto elétrons para suprimir problemas de expansão. Além disso, a nanotecnologia de óxido de zinco (como óxido de nano zinco em forma de haste e nano esférico) melhora significativamente a estabilidade do ciclo dos eletrodos de zinco, com uma capacidade específica de 630mAh/g, que deve procurar a industrialização de baterias de níquel de zinco.
4. Reação de evolução do hidrogênio: ligas à base de níquel e eletrodos de estrutura porosa
No campo da produção de hidrogênio por eletrólise da água, ligas à base de níquel (como Ni-S, Ni-SN) e eletrodos porosos de níquel são preparados por eletrodeposição, mostrando baixa atividade catalítica e baixa evolução de hidrogênio. Os eletrodos preciosos de óxido de metal de níquel espumados melhoram ainda mais a área da superfície e a eficiência catalítica, fornecendo uma nova solução para o desenvolvimento de energia limpa.
V. Frontier Exploration: Compostos bimetálicos e materiais à base de níquel de magnésio de terras raras
As propriedades pseudocapacitivas de hidróxidos bimetálicos de níquel-cobalto, sulfetos e selenetos são significativamente melhores que os dos compostos monometálicos, e a capacidade específica e a vida útil do ciclo são bastante aprimoradas. As ligas raras de armazenamento de hidrogênio à base de terras-níquel-níquel (como ab₃, tipo A₂b₇) tornaram-se o foco da pesquisa da nova geração de materiais de eletrodo negativos da bateria de níquel-hidrogênio devido à sua alta capacidade de descarga e desempenho da taxa.
Conclusão
O desenvolvimento diversificado de materiais de eletrodo à base de níquel está promovendo a inovação de tecnologias de armazenamento de energia e conversão de energia. De alta estabilidade -ni (OH) ₂ a compósitos Nio/CNT de alto desempenho, desde a otimização de bateria de zinco-níquel até aplicações catalíticas de evolução de hidrogênio, essas realizações lançaram uma base científica para a alta eficiência e verde de novos dispositivos de energia. No futuro, o progresso da regulação da nanoestrutura e da tecnologia composta liberará ainda mais o potencial dos materiais baseados em níquel e ajudará a atingir a meta de "carbono duplo".
