鐵鎳電池反應原理

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鐵鎳電池的基本反應原理

鐵鎳蓄電池中鐵電極有 2 個放電平台，基本反應分 2 步。

第一步： 點擊放大，鐵電極中活性鐵氧化成Fe(OH)2，基於該步反應的理論容量為960 mA·h/g (Fe)，此時該體系的開路電壓為1.33 V。

第二步： 點擊放大，由Fe(OH)2 氧化成Fe3O4，基於該步反應的理論容量為1 440 mA·h/g (Fe)。總反應為：點擊放大

鐵鎳電池反應原理

鐵鎳蓄電池充電後，正極板上的活性物質是Ni2O3，負極板上的活性物質是Fe。放電後，正極板上的活性物質轉變為氧化鎳（NiO），負極板轉變為氧化鐵（FeO），其化學反應式為

鎘鎳蓄電池充電後，正極板上的活性物質是Ni2O3，負極板上的活性物質是Cd和Fe的混合物。放電後，正極板上的活性物質轉變為NiO，負極板轉變為氧化鎘（CdO），其化學反應式為

從以上反應可知，電解液KOH在充電、放電過程中，只起到傳導電流和介質的作用，而不參加化學反應，KOH的成分不增加也不減少。因此，不能用測量電解液比重的方法判斷鹼性蓄電池所儲存的電量，主要依據是測量蓄電池的端電壓。

鐵鎳電池反應原理

鎳電極充電時，首先是電極中Ni（OH）2顆粒表面的Ni2+失去電子成為Ni3+，電子通過正極中的導電網絡和集流體向外電路轉移同時Ni（OH）2顆粒表面晶格OH–中的H+通過界面雙電層進入溶液，與溶液中的OH一結合生成H20。上述反應先是發生在Ni（OH）2顆粒的表面層，使得表面層中質子H+濃度降低，而顆粒內部仍保持較高濃度的H+。由於濃度梯度，H+從顆粒內部向表面層擴散。

鎳電極充電時，由於質子H+在NiOOH/Ni（OH）2，顆粒中擴散係數小，顆粒表面的質子濃度降低，在極限情況下會降低到零，這時表面層中的NiOOH幾乎全部轉化為NiO2。電極電勢不斷升高，反應如下：

NiOOH+OH– →NiO2+H2O + e–

由於電極電勢的升高，導致溶液中的OH-被氧化，發生如下反應：

40H– － 4e– → O2↑+2H2O

因此，在充電過程中.鎳電極上會有O，析出，但這並不表示充電過程已全部完成。通常情況下，在充電不久時鎳電極就會開始析氧，這是鎳電極的一個特點。在極限情況下，表面層中生成的NiO，並非以單獨的結構存在於電極中，而是摻雜在NiOOH晶格中。NiO2不穩定，會發生分解，析出氧氣。

2NiO2+H2O→2NiOOH+1/2O2↑