多孔電極

多孔電極是由高比表面的粉末狀活性物質或與具有導電性的惰性固體微粒混合，通過壓制、燒結或化成等方法構成的電極。化學電源系列都採用多孔電極。採用多孔電極，使進行電化學反應的活性比表面有很大提高。由於提高了參加放電過程的活性物質的量，也由於電極的孔率和比表面的提高，使電極的真實電流密度大大降低，從而使電池的能量損失（包括電壓損失和容量損失）大大減小，電池的性能獲得顯著改善。

基本介紹

• 中文名：多孔電極
• 外文名：porous electrode

多孔電極的分類

根據電極反應的特點不同

根據電極反應的特點，多孔電極分為兩大類，液、固兩相的多孔電極和氣、液、固三相的多孔電極。

對於兩相多孔電極，電極內部的孔隙中充滿了電解液，電化學反應即在此液、固兩相界面上進行，如鋅-銀電池中的鋅電極、鉛酸蓄電池中的鉛電極等。

對於三相多孔電極，則電極的孔隙中既有被電解液充滿的液孔，又有被氣體充滿的氣孔，在氣、液界面上進行氣體的溶解過程，而在固、液界面上進行電化學反應。如金屬-空氣電池中的空氣電極，燃料電池中的氫電極和氧電極，都屬於三相多孔電極。

根據電極成型方法不同

（1）壓成式電極

壓成式電極是將配製好的電極粉料（包括活性物質以及添加劑等）放入模具中加壓壓制而成。電極中間放置導電骨架。這種成型方法具有操作簡便、設備簡單等優點，因此套用最為普遍。

（2）塗膏式電極

塗膏式電極是將電極粉料用黏結劑或電解液調和為膏狀物然後塗敷在骨架上製成，如鉛酸電池電極。

（3）盒（管）式電極

盒（管）式電極是將配製好的電極粉料裝填於某種表面有微孔的盒或管中而製成，有時盒或管內再裝有導電的骨芯。如有極板盒式的鎘-鎳電池和鐵-鎳電池採用盒式電極；而鉛酸電池有時將活性物質鉛粉裝入玻璃絲管或滌綸編織管中，並在管中插入導電的骨芯。盒（管）式電極不易掉粉，使用壽命長。

（4）燒結式電極

燒結式電極有兩種製作方法，一種是將電極粉料先經過壓製成型，並經高溫燒結處理而製成；另一種是先燒結成基板，然後經過浸漬將活性物質添在基板的微孔中，再經烘乾而成。如鎘-鎳電池、鋅-銀電池的電極常採用燒結法製造。燒結式電極強度高，孔隙率高，可以大電流放電，電池壽命長，但工藝複雜，成本高。

（5）發泡式電極

發泡式電極是將泡沫塑膠進行化學鍍鎳，電鍍鎳處理後，經高溫碳化後得到多孔網狀鎳基體，將活性物質填充在鎳網上，經軋壓製成泡沫電極。泡沫鎳電極孔隙率高（90%以上），真實表面積大，電極放電容量大，電極柔軟性好，可將電極做成卷繞式結構製成的小型圓筒型電池。這種電極工藝複雜，成本較高，主要用於金屬氫化物-鎳電池和鎘-鎳電池。

（6）黏結式電極

黏結式電極是將活性物質粉料加入適當的黏結劑，經混合均勻後，滾壓在導電鎳網上而製成。這種電極工藝簡單，成本較低，但極板強度比燒結式差，壽命不長。

（7）纖維式電極

纖維式電極是以纖維鎳氈狀物做基體，向基體孔隙中填充活性物質，電極基體孔隙率達93%~99%，具有高比容量和高活性。電極製造工藝簡單，成本低，但鎳纖維易造成電池正、負極短路，自放電大。

（8）電沉積式電極

電沉積式電極是通過電沉積法，用沖孔鍍鎳鋼帶為陰極，使活性物質沉積在上面而得到的電極。這種電極製造工藝簡單、生產周期短、比表面積較大、活性物質利用率高，適於做高倍率放電電池的電極，比如，電沉積式鎘電極已在鎘-鎳電池中套用。

採用多孔電極的目的

（1）為了減小電極的真實電流密度；

（2）提高活性物質的利用率；

（3）降低電池的能量損失；

這一目的並非在所有條件下都能達到同樣的效果。因為在多孔電極中，電極反應在三維空間結構內進行，距電極表面不同深度處的極化情況存在差別。