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针对新型二次电池常用极板材料(如铜箔、铝箔、泡沫镍及纤维镍)中成本高、电池制造过程中的电极面密度分布不均与变形断带、极耳焊接困难和腐蚀等问题,在超薄精密低碳钢带表面进行改性研究。然后对改性后钢带和泡沫镍进行对比,由此探讨成本低廉、性能良好的极板材料可行性。
表面改性是对未镀钢带进行电镀镍、电镀铁镍合金、化学镀镍磷合金。
在满足集流体其它性能要求的同时,测试材料电化学性能。包括基本的定性腐蚀实验和定量的电化学计算。电化学测试材料在相同条件的电化学阻抗测试(EIS)、稳态电压电流测试(IE)、循环伏安(CV)及电化学噪声(EN)测试。电化学计算包括等效电路的拟合(Simulation)、稳态电流电压(IE)计算和电化学噪声计算等。
研究表明在相同的条件下穿孔未镀钢带、镀镍钢带、泡沫镍、化学镀镍磷合金、电镀铁镍合金在强碱溶液中都能稳定存在。镀镍钢带随着镀层厚度增加,耐蚀性增强。
测量EIS图谱的电阻值随电压的增大而降低,是由于随电压的增大,电极和溶液的界面的电双层的结构和界面电容发生变化。在相同测试条件下泡沫镍的电阻和镀镍钢带的大小相近,表明镀镍铡带在浓KOH溶液中耐蚀性和泡沫镍相近。
等效电路拟合计算指出:镀镍钢带和泡沫镍的Rs、Rt大小都十分接近,(Rs代表体系中参比电极和工作电极之间的溶液电阻,Rt是界面反应电阻)这表明镀镍钢带的集流能力和泡沫镍的十分相近。
镀镍钢带和泡沫镍的10次CV测试曲线几乎完全重合,表明镀镍钢带和泡沫镍具有相似的可逆电极过程,且都能在KOH溶液中稳定服役。
所有研究结果表明镀镍钢带可以替代泡沫镍。随着二次电池市场的需求增长,竞争日益激烈。环境负荷小成本低廉的表面改性钢带的成功研制与生产,必将大幅提高我国民品新型电池的性能和产量,促进我国电池工业的进一步发展。