鎳鎘蓄電池(Nickel-cadmium battery� 正極活性物�(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物�(zhì)主要由鎘制成的一種堿性蓄電池。正極為氫氧化鎳,負(fù)極為�,電解液是氫氧化鉀溶液。其�(yōu)點是輕便、抗�、壽命長,常用于小型電子�(shè)備�
鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物,負(fù)極材料為海綿�(wǎng)篩狀鎘粉和氧化鎘粉,電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。當(dāng)�(huán)境溫度較高時,使用密度為1.17�1.19�15℃時)的氫氧化鈉溶液。當(dāng)�(huán)境溫度較低時,使用密度為1.19�1.21�15℃時)的氫氧化鉀溶液。在-15℃以下時,使用密度為1.25~1.27�15℃時)的氫氧化鉀溶液。為兼顧低溫性能和荷電保持能�,密封鎳鎘蓄電池采用密度�1.40�15℃時)的氫氧化鉀溶液。為了增加蓄電池的容量和循環(huán)壽命,通常在電解液中加入少量的氫氧化鋰(大約每升電解液�15~20g��
鎳鎘蓄電池充電后,正極板上的活性物�(zhì)�?yōu)闅溲趸嚒睳iOOH�,負(fù)極板上的活性物�(zhì)�?yōu)榻饘冁k;鎳鎘電池放電后,正極板上的活性物�(zhì)�?yōu)闅溲趸瘉�?�?fù)極板上的活性物�(zhì)�?yōu)闅溲趸k�
放電過程中的化學(xué)反應(yīng)
�1)負(fù)極反�(yīng)
�(fù)極上的鎘失去兩個電子后變成二價鎘離子Cd2+,然后立即與溶液中的兩個氫氧根離子OH-�(jié)合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到�(fù)極板��
�2)正極反�(yīng)
正極板上的活性物�(zhì)是氫氧化鎳(NiOOH)晶�。鎳為正三價離子(Ni3+),晶格中每兩個鎳離子可從外電路獲得負(fù)極轉(zhuǎn)移出的兩個電�,生成兩個二價離�2Ni2+。與此同�,溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子�(jìn)入正極板,與晶格上的兩個氧�(fù)離子�(jié)�,生成兩個氫氧根離子,然后與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起,與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體�
充電過程中的化學(xué)反應(yīng)
充電�,將蓄電池的�、負(fù)極分別與充電機的正極和負(fù)極相連,電池�(nèi)部發(fā)生與放電時完全相反的電化�(xué)反應(yīng),即�(fù)極發(fā)生還原反�(yīng),正極發(fā)生氧化反�(yīng)�
�1)負(fù)極反�(yīng)
充電時負(fù)極板上的氫氧化鎘,先電離成鎘離子和氫氧根離子,然后鎘離子從外電路獲得電子,生成鎘原子附著在極板上,而氫氧根離子�(jìn)入溶液參與正極反�(yīng)�
(2)正極反應(yīng)
在外電源的作用下,正極板上的氫氧化亞鎳晶格中,兩個二價鎳離子各失去一個電子生成三價鎳離子,同�,晶格中兩個氫氧根離子各釋放出一個氫離子,將氧負(fù)離子留在晶格�,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)�,生成水分子。然�,兩個三價鎳離子與兩個氧�(fù)離子和剩下的二個氫氧根離子�(jié)�,生成兩個氫氧化鎳晶��
蓄電池充電終了時,充電電流將使電池內(nèi)�(fā)生分解水的反�(yīng),在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應(yīng)可以看出,氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng),只起導(dǎo)電作�。從電池反應(yīng)來看,充電過程中生成水分�,放電過程中消耗水分子,因此充、放電過程中電解液濃度變化很小,不能用密度計檢測充放電程度�