Ni-Cd电池镉电极作业原理
试验证明,镉电极的反响机理是溶解一堆积机理,即放电时镉以Cd(OH)3-方式转入溶液中,然后生成Cd(OH)2沉积附着在电极上.
在正常的作业电位(低于镉电极的钝化电位),反响进程是OH-首要被吸附:
Cd+OH-→Cd-OH吸+e
这一吸附效果,在更高的电位下,被进一步氧化:
Cd+3OH- →Cd(OH)3-+2e
Cd(OH)3-→Cd(OH)2+OH-
堆积在电极外表上的Cd(OH)2呈疏松多孔状,它无妨隘溶液中OH-接连向电极外表涣散.因而电极反响速度不会遭到显着影响.镉电极的放电深度较大,活性物质利用率较高.
假如到了镉的钝化电位,反响就不相同了,这时金属外表上生成很薄的一层钝化膜.这层膜一般认为是CdO. 假如放电电流密度太大,温度太低,碱液浓度低,都易引起镉电极钝化.
为了防止电极钝化,主要是在制作活性物质时参加外表活性剂或其它添加剂,起涣散效果,阻聚效果,阻隘镉电极在充放电进程中趋向聚合形成大晶体,使电极实在外表积削减;一起,改动镉结晶的晶体结构,一般出产实践中一般参加苏拉油或25号变压器油.
其它添加剂有Fe,Co,Ni,In等. Fe,Co和Ni可进步电极的放电电流密度, Fe和Ni的参加,可下降放电进程的过电位; In可进步电子导电性,在密封电池中一般参加Ni或镍的氢氧化物.铊,钙,铝是对镉电极有害的杂质.
在碱性溶液中的镉负极：Cd+2OH-→Cd（OH）2+2e，其反响的规范电位为-0.809V，这要比H2+2OH-=2H2O+2e反响的规范电位-0.828V稍正一些，因而镍镉电池在储存进程中内部不会发作氢气。另一方面，氢离子在镉电极上有恰当高的逸出电位，例如在14% KOH溶液中,温度为
Cd(OH)2复原Cd时过电位为0.11V,而H2在Cd上分出过电位约为1.05V,只有当Cd(OH)2悉数复原后,才会有H2分出,此刻呈现电位急剧上升的改变.
因为镉电极在碱性溶液中的平衡电位比氢电位正，因而，镍镉电池在开路放置或放电时不会分出氢气。被碱液湿润的充电态海绵镉，对氧有很高的亲合才能。因而，无论是充电时正极所发作的氧气，仍是自放电所发作的氧气，一旦涣散到镉电极上就很容易与镉发作反响而被吸收：
2Cd+O2+2H2O=2Cd（OH）2
2Cd+4OH-=2Cd（OH）2+4e
O2+2H2O+4e=4OH-
在镍镉电池系统中，氢气不能被吸收，为了防止氢气的分出，在规划密封镍镉电池时采纳电池的容量受正极约束，即负极容量过量。这样，在电池充电的晚期，仅在正极上有氧气分出，反响如下：
2OH-=H2O+1/2O2+2e
