[发明专利]镍电极和自支撑镍层的生产方法及用途

说明书

本发明的一个目的是提供一种镍电极，其包含导电的镍片和沉积在所述导电的镍片上的镍层，所述的镍层由互相黏附的球形多孔镍颗粒组成。本发明的又一目的在于提供一种由互相黏附的球形多孔镍颗粒组成的自支撑镍层。本发明还提供一种制备根据本发明所述的镍电极和自支撑镍层的方法，以及该镍电极和自支撑镍层的应用，尤其是其作为水电解电极的应用。本发明的镍电极的特点在于良好的机械稳定性和有利的电化学性质，尤其是在水电解过程中的增加的气体生成。本发明还涉及生产制备上述的镍电极及自支撑镍层的方法，以及该镍电极和自支撑镍层的应用，尤其是其作为水电解的电极的应用。

技术领域

本发明涉及包含大表面积的球形多孔镍颗粒的镍电极、包含大表面积的球形多孔镍颗粒的自支撑镍层、制备所述镍电极及自支撑镍层的方法以及它们的用途，尤其是它们作为水电解的电极的用途。

背景技术

一般而言，除非在高温下施加接触压力，否则难以生产能够牢固粘附于镍片上的镍颗粒层；所形成的镍颗粒层通常很容易从载体(即镍片)处再次分离。由于需要高温下的高接触压力，因此烧结工艺复杂而昂贵。自1928年以来，烧结镍电极一直被用于镍镉可充电电池(nickel-cadmium rechargeable batteries)以及其它的应用中，其要求的烧结温度范围为800-1000℃(AK Shukla,B Hariprakash,SECONDARY BATTERIES–NICKEL SYSTEMS,Electrodes:Nickel.,第407页,Elsevier,2009)。

美国专利US4,605,484描述了一种用于产生氢气的电极，其包括导电基底，该导电基底上具有由铬组分和选自镍和钴中的至少一种金属的氧化物所组成的涂层。使用一种复杂的等离子喷涂工艺，通过熔融喷涂(melt spraying)生产该涂层。

EP0226291A1描述了用于延长用于产生氢气的电极的使用寿命的方法，该电极包括导电基底和金属氧化物涂层；在氢气生成过程中，将金属组分(例如钛或铌)添加到碱性电解质中。该电极表面的金属氧化物涂层可通过例如等离子喷涂或火焰喷涂(flamespraying)等方法制备。

DE2002298描述了一种用于通过在金属基底上沉积多孔镍层来制造用于电解工业用水的电极的方法；该多孔镍层在碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐的水溶液中被阳极氧化，由此形成的氧化产物随后被还原为精细分布的金属镍。通过将金属镍火焰喷涂或电弧喷涂(arc spraying)到粗糙化的金属基底上制成该多孔镍层。

可商业购得各种各样的镍电极。例如，已知可购得具有棒状镍颗粒的镍烧结电极(参见Morioka Y.，Narukawa S.，Itou T.，Journal of Power Sources 100(2001)：107-116中的图1)、具有蜂窝状结构的镍泡沫电极(见图2)或具有圆柱体镍纤维的镍纤维电极(参见Ohms D.，Kohlhase M.，Benczur-Urmossy G.，Schadlich G.，Journal of PowerSources 105(2002):127-133中的图3)。

上文提及的、可商业购得的镍电极被用作电池的电极，并被优化以吸收活性物质。

发明内容

发明所解决的问题

本发明解决的问题是提供一种镍电极，其避免了现有技术的缺点；所述的镍电极具有牢固粘附在作为导电载体的镍片上的镍层，并具有高机械稳定性。该镍电极还具有有利的电化学性能；尤其地，其能够在水电解过程中增加氧气和氢气的产生。

本发明还提供具有有利特性的自支撑镍层，其尤其具有有利于水电解的电化学特性。

本发明还提供一种用于生产上述镍电极和自支撑镍层的简单、便宜的方法。尤其是在镍电极的生产方面，提供能够牢固粘附在镍片上的镍层。

发明内容