최근 몇 년 동안 새로운 에너지 기술의 빠른 개발로 니켈 기반 전극 재료는 우수한 전기 화학적 특성으로 인해 연구 핫스팟이되었습니다. 이 기사는 여러 과학적 연구 결과를 요약하고 권장되는 니켈 전극 재료와 다양한 응용 시나리오에서 장점을 분류합니다.
I. 니켈-하이드로겐 배터리 : 높은 안정성-수산화물 전극
Harbin Institute of Technology 팀이 개발 한 -ni (OH) ₂ 전극 재료 (약 1.3의 전자 전송 수)는 상당한 이점을 보여줍니다. 전통적인 -ni (OH) ₂와 비교하여, 더 나은 기계적 특성, 더 양의 전극 전위, 높은 충전 효율을 가지며 계면 전하 전달 임피던스는 약 30%감소합니다. 또한 -ni (OH) ₂ ₂는 활성 재료의 니켈 함량을 30%감소시킬 수 있으며, 이는 환경 보호와 경제적 가치를 모두 갖습니다. 이 연구는 또한 재료의 스택 결함 속도가 배출 용량과 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다. 고용량 (270mAh/g) 재료의 스태킹 결함 속도는 14.9%로 전극 설계 최적화를위한 새로운 아이디어를 제공합니다.
II. 슈퍼 커패시터 : 니켈 산화물/탄소 나노 튜브 복합 전극
니켈 산화 니켈 (NIO) 및 CNT (Carbon Nanotube)의 복합 재료는 에너지 저장 분야에서 뛰어난 성능을 가지고 있습니다. 졸-겔 방법 및 전기 화학 증착에 의해 제조 된 NIO/CNT 복합 전극은 최대 160f/g의 특정 정전 용량을 가지며, 이중층 커패시턴스 및 의사 관리 특성을 갖는다. 250도에서 열 처리 된 NIO 단일 전극의 특정 용량은 240F/g에 도달하며, 이는 전통적인 활성화 된 탄소 재료보다 우수하며, 탄소 나노 튜브의 도입은 임피던스를 더욱 줄이고 작동 전위 창을 확대시킨다. 수열 방법 (예 : 중공 니켈 수산화물 미소 구 및 다공성 니켈 산화물로드)에 의해 합성 된 나노 구조화 된 니켈 기반 물질은 새로운 에너지 차량 에너지 저장 시스템에 적합한 1000F/g 이상의 특정 정전 용량 및 우수한 사이클 안정성을 갖는다.
III. 아연-니켈 배터리 : 고밀도 니켈 전극 기술
녹색 보조 배터리로서 아연-니켈 배터리의 니켈 전극 기술이 계속 개선되고 있습니다. 연구에 따르면 고밀도 구형 -Ni (OH) ₂ 전극은 확장 문제를 억제하기 위해 높은 전자 전달 수 활성 재료를 합성해야합니다. 또한, 산화 아연 나노 기술 (예 : 막대 모양 및 구형 나노 산화 아연 산화제)은 630mAh/g의 특정 용량으로 아연 전극의 사이클 안정성을 크게 향상시켜 아연-닉 켈터리의 산업화를 촉진 할 것으로 예상됩니다.
IV. 수소 진화 반응 : 니켈 기반 합금 및 다공성 구조 전극
물 전기 분해에 의한 수소 생산 분야에서, 니켈-기반 합금 (예 : NI-S, Ni-SN) 및 다공성 니켈 전극은 전극에 의해 제조되며, 수소화가 낮은 수소 진화와 고위성 및 높은 촉매 활성을 나타낸다. 발포 된 니켈 기반 귀금속 산화물 전극은 표면적 및 촉매 효율을 더욱 향상시켜 청정 에너지 개발을위한 새로운 용액을 제공합니다.
V. 프론티어 탐사 : 바이메탈 화합물 및 희토류 마그네슘 니켈 기반 재료
니켈-코발트 바이메탈 수산화물, 황화물 및 셀레 나이드의 유사 전자성 특성은 단일 금속 화합물의 특성보다 상당히 우수하며, 특정 용량 및 사이클 수명이 크게 향상된다. 희귀 한 지구 마그네슘-니켈 기반 수소 저장 합금 (예 : AB₃, A₂B₇ 유형)은 높은 방전 용량 및 속도 성능으로 인해 차세대 니켈-하이드로겐 배터리 네거티브 전극 재료의 연구 초점이되었습니다.
결론
니켈 기반 전극 재료의 다양한 개발은 에너지 저장 및 에너지 변환 기술의 혁신을 촉진하고 있습니다. 높은 안정성 -Ni (OH)에서 아연-니켈 배터리 최적화에서 수소 진화 촉매 응용에 이르기까지 고성능 NIO/CNT 복합재에 이르기까지 이러한 성과는 새로운 에너지 장치의 높은 효율과 녹색을위한 과학적 토대를 마련했습니다. 앞으로, 나노 구조 조절 및 복합 기술의 진행은 니켈 기반 재료의 잠재력을 더욱 발휘하고 "이중 탄소"목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.
