De siste årene, med den raske utviklingen av nye energiteknologier, har nikkelbaserte elektrodematerialer blitt et forskningshotell på grunn av deres utmerkede elektrokjemiske egenskaper. Denne artikkelen oppsummerer en rekke vitenskapelige forskningsresultater og sorterer ut de anbefalte nikkelelektrodematerialene og deres fordeler i forskjellige applikasjonsscenarier.
I. Nikkel-hydrogenbatteri: Høystabilitet-type nikkelhydroksydelektrode
Elektrodematerialet -ni (OH) ₂ ₂ Sammenlignet med tradisjonell -ni (OH) ₂, har den bedre mekaniske egenskaper, mer positiv elektrodepotensial, høyere ladingseffektivitet og grensesnittladningsoverføringsimpedansen reduseres med omtrent 30%. I tillegg kan -ni (OH) ₂ redusere nikkelinnholdet i det aktive materialet med 30%, som har både miljøvern og økonomisk verdi. Studien fant også at stablingsfeilhastigheten til materialet er nært knyttet til utladningskapasiteten. Stabling av feilhastigheten for høykapasiteten (270 mAh/g) materiale er 14,9%, noe som gir en ny idé for å optimalisere elektrodeutformingen.
Ii. Supercapacitor: nikkeloksid/karbon nanorør komposittelektrode
Det sammensatte materialet til nikkeloksyd (NIO) og karbon nanorør (CNT) har enestående ytelse innen energilagring. NIO/CNT-komposittelektrode fremstilt ved sol-gel-metode og elektrokjemisk avsetning har en spesifikk kapasitans på opptil 160f/g, og har både dobbeltlagskapasitans og pseudokapacitansegenskaper. Den spesifikke kapasiteten til NIO-enkeltelektrodevarmebehandlet ved 250 grader når 240f/g, noe som er bedre enn tradisjonelle aktiverte karbonmaterialer, og innføringen av karbon nanorør reduserer impedansen ytterligere og utvider det arbeidspotensielle vinduet. De nanostrukturerte nikkelbaserte materialene som er syntetisert ved hydrotermisk metode (for eksempel hul nikkelhydroksydmikrosfærer og porøse nikkeloksydstenger) har en spesifikk kapasitans på over 1000F/g og utmerket syklusstabilitet, som er egnet for nye energilagringssystemer.
Iii. Sink-nikkelbatteri: Nikkelelektrodeteknologi med høy tetthet
Som et grønt sekundært batteri fortsetter nikkelelektrodeteknologien til sink-nikkelbatteriene å forbedre seg. Studier har vist at sfærisk -ni (OH) ₂ elektroder med høy tetthet trenger å syntetisere høyt elektronoverføringsnummer aktive materialer for å undertrykke utvidelsesproblemer. I tillegg forbedrer sinkoksid-nanoteknologi (som stavformet og sfærisk nano sinkoksid) betydelig syklusstabiliteten til sinkelektroder, med en spesifikk kapasitet på 630mAh/g, som forventes å fremme industrialiseringen av sink-nikkelbatterier.
IV. Hydrogenutviklingsreaksjon: Nikkelbaserte legeringer og porøse strukturelektroder
I feltet hydrogenproduksjon ved vannelektrolyse er nikkelbaserte legeringer (som Ni-S, Ni-SN) og porøse nikkelelektroder fremstilt ved elektrodeponering, og viser lav hydrogenutvikling overpotensial og høy katalytisk aktivitet. Skummet nikkelbaserte edle metalloksydelektroder forbedrer overflaten og katalytisk effektivitet ytterligere, og gir en ny løsning for utvikling av ren energi.
V. Frontierutforskning: Bimetalliske forbindelser og sjeldne jordens magnesium-nikkelbaserte materialer
De pseudokapacitive egenskapene til nikkel-kobolt bimetalliske hydroksider, sulfider og selenider er betydelig bedre enn for monometalliske forbindelser, og den spesifikke kapasiteten og syklusens levetid er kraftig forbedret. Sjeldne jordsmagnesium-nikkelbaserte hydrogenlagringslegeringer (som AB₃, A₂B₇-type) har blitt forskningsfokus for den nye generasjonen av nikkel-hydrogenbatteri-negative elektrodelmaterialer på grunn av deres høye utladningskapasitet og hastighetsytelse.
Konklusjon
Den diversifiserte utviklingen av nikkelbaserte elektrodematerialer fremmer innovasjonen av energilagring og energikonverteringsteknologier. Fra høystabilitet -Ni (OH) ₂ til høyytelses NIO/CNT-kompositter, fra sink-nikkelbatterioptimalisering til hydrogenutviklingskatalytiske applikasjoner, har disse prestasjonene lagt et vitenskapelig grunnlag for den høye effektiviteten og grønnheten til nye energienheter. I fremtiden vil fremdriften i nanostrukturregulering og sammensatt teknologi ytterligere slippe løs potensialet til nikkelbaserte materialer og bidra til å oppnå målet "dobbelt karbon".
