Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan cepat teknologi energi baru, bahan elektroda berbasis nikel telah menjadi hotspot penelitian karena sifat elektrokimia yang sangat baik. Artikel ini merangkum sejumlah hasil penelitian ilmiah dan memilah bahan elektroda nikel yang direkomendasikan dan keunggulannya dalam skenario aplikasi yang berbeda.
I. Baterai Nikel-Hidrogen: Elektroda Hidroksida Nikel Stabilitas Tinggi
Bahan elektroda -NI (OH) ₂ (jumlah transfer elektron sekitar 1,3) yang dikembangkan oleh tim Harbin Institute of Technology menunjukkan keunggulan yang signifikan. Dibandingkan dengan tradisional -NI (OH) ₂, ia memiliki sifat mekanik yang lebih baik, potensial elektroda yang lebih positif, efisiensi pengisian yang lebih tinggi, dan impedansi transfer muatan antarmuka berkurang sekitar 30%. Selain itu, -NI (OH) ₂ dapat mengurangi kandungan nikel dalam bahan aktif sebesar 30%, yang memiliki perlindungan lingkungan dan nilai ekonomi. Studi ini juga menemukan bahwa laju kesalahan penumpukan material terkait erat dengan kapasitas pelepasan. Laju kesalahan susun dari bahan berkapasitas tinggi (270mAh/g) adalah 14,9%, yang memberikan ide baru untuk mengoptimalkan desain elektroda.
Ii. Supercapacitor: elektroda komposit nikel oksida/karbon nanotube
Bahan gabungan nikel oksida (NIO) dan karbon nanotube (CNT) memiliki kinerja yang luar biasa di bidang penyimpanan energi. Elektroda komposit NIO/CNT yang disiapkan dengan metode sol-gel dan deposisi elektrokimia memiliki kapasitansi spesifik hingga 160F/g, dan memiliki karakteristik kapasitansi lapisan ganda dan karakteristik pseudocapacitansi. Kapasitas spesifik elektroda tunggal NIO diobati dengan panas pada 250 derajat mencapai 240F/g, yang lebih baik daripada bahan karbon aktif tradisional, dan pengenalan karbon nanotube lebih lanjut mengurangi impedansi dan memperluas jendela potensial kerja. Bahan berbasis nikel berstruktur nano yang disintesis dengan metode hidrotermal (seperti mikrosfer hidroksida nikel berongga dan batang oksida nikel berpori) memiliki kapasitansi spesifik lebih dari 1000F/g dan stabilitas siklus yang sangat baik, yang cocok untuk sistem penyimpanan energi kendaraan energi baru.
AKU AKU AKU. Baterai Zinc-Nickel: Teknologi Elektroda Nikel Tinggi
Sebagai baterai sekunder hijau, teknologi elektroda nikel dari baterai seng-nikel terus membaik. Studi telah menunjukkan bahwa elektroda spherical -NI (OH) ₂ elektroda perlu mensintesis bahan transfer elektron tinggi bahan aktif untuk menekan masalah ekspansi. Selain itu, nanoteknologi seng oksida (seperti batang dan nano zinc oksida) secara signifikan meningkatkan stabilitas siklus elektroda seng, dengan kapasitas spesifik 630 mAh/g, yang diharapkan dapat mempromosikan industrialisasi baterai seng-nikel.
Iv. Reaksi Evolusi Hidrogen: Paduan Berbasis Nikel dan Elektroda Struktur Berpori
Di bidang produksi hidrogen dengan elektrolisis air, paduan berbasis nikel (seperti Ni-S, Ni-SN) dan elektroda nikel berpori disiapkan dengan elektrodeposisi, menunjukkan evolusi evolusi hidrogen rendah dan aktivitas katalitik tinggi. Elektroda oksida logam berharga berbasis nikel lebih lanjut meningkatkan luas permukaan dan efisiensi katalitik, memberikan solusi baru untuk pengembangan energi bersih.
V. Eksplorasi Perbatasan: Senyawa Bimetal dan Bahan Berbasis Magnesium Magnesium Jarang
Sifat pseudocapacitive dari hidroksida bimetal nikel-kobalt, sulfida dan selenida secara signifikan lebih baik daripada senyawa monometalik, dan kapasitas spesifik dan kehidupan siklus sangat ditingkatkan. Paduan penyimpanan hidrogen berbasis bumi-magnesium-nikel (seperti AB₃, A₂B₇) telah menjadi fokus penelitian dari generasi baru bahan elektroda negatif baterai nikel-hidrogen karena kapasitas pelepasan dan kinerja laju yang tinggi.
Kesimpulan
Pengembangan yang beragam dari bahan elektroda berbasis nikel mempromosikan inovasi teknologi penyimpanan energi dan konversi energi. Dari stabilitas tinggi -NI (OH) ₂ hingga komposit NIO/CNT berkinerja tinggi, dari optimasi baterai seng-nikel hingga aplikasi katalitik evolusi hidrogen, pencapaian ini telah meletakkan dasar ilmiah untuk efisiensi tinggi dan kehijauan perangkat energi baru. Di masa depan, kemajuan regulasi struktur nano dan teknologi komposit selanjutnya akan melepaskan potensi bahan berbasis nikel dan membantu mencapai tujuan "karbon ganda".
