第一篇：浅谈钠离子电池电极材料研究进展（大全）
浅谈钠离子电池电极材料研究进展
摘要：钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，成本低廉，是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。简要综述了近年来钠离子电池的研究成果，就层状NaxMO2(M ＝Co, Ni, Fe, Mn, V 等)材料、聚阴离子型材料等正极材料及碳基负极材料、金属或合金材料、金属氧化物、有机材料和非金属单质等负极材料进行了介绍，并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨。
关键词：钠离子电池，正极，负极
1、引言
随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。[1]近年来，先进的储能系统都普遍采用锂离子电池技术，锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但是随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题，锂元素昂贵且地壳中含量少，随着其逐渐应用于电动汽车，锂的需求量将大大增加，而锂的储量有限，且分布不均匀，这对于发展大规模储能的长寿命储能电池来说，可能会成为一个重要问题，也引起了人们的普遍担忧。尤其是作为纯电动车的驱动电源和太阳能发电、风力发电的存储设备，高性能蓄电池的开发迫在眉睫。鉴于此，人们迫切需要开发新型的长寿命储能器件。[2]
钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。若在此基础上研制出性能优良、安全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富易得，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。与此同时，钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大70％，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。
因此，他们能负担起可持续绿色能源开发的重任。当然，钠电池的发展并没有宣布锂电池的退出，因为锂电池质量轻，所以对于交通运输来说还是理想的选择。钠离子略重，更适用于能量的存储供应，比如应用在工业领域。
本文综述了近几年来国内外在开发研究钠离子电池电极材料方面的研究情况和取得的一些成果。
2、正极材料 2.1 层状NaxMO2(M＝Co, Ni, Fe, Mn, V等)正极材料
层状过渡金属氧化物，因其具有可逆的离子脱嵌能力，被广泛用于二次电池电极材料。在研究钠离子电池正极材料时，钠基的层状过渡金属氧化物作为首选材料得到了研究。
Hamani等对Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)的电化学性能作了比较。他们认为 Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)都在1.2～2.4 V(vs.Na＋/Na)的电压范围内发生可逆的钠脱嵌过程，这与前人的研究结果一致。此电压范围内，Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)的首次放电容量分别为120 mAh•g-1和102 mAh•g-1。电化学过程中两者具有相似的特点：充放电过程中，两者都有0.5个钠的可逆脱嵌并且结构保持不变。但是Na0.7VO2(P2)的极化(＜50 mV)比NaVO2(O3)(200 mV)小的多，作者认为这是由于NaVO2(O3)是绝缘体，而P2相的 Na0.7VO2 作为半导体，具有较高的电导率所致。[3]
李慧等人认为碳包覆后电池性能有所提高主要是因为包覆碳后使电极材料不能直接与电解液接触，从而减少了电解液与活性材料的副反应，减慢了SEI 膜在电极表面的生成；同时，碳包覆层加强了电极的电子电导率而减小了电极的极化。钠离子可以在层状结构间进行可逆的脱嵌，但是由于钠离子比锂离子大，使得钠离子在层状过渡金属氧化物材料的脱嵌相对困难，因此，改善材料以提高其动力学性能有利于提高钠离子电池的电化学性能。[4]
2.2 聚阴离子型正极材料
钠离子电池正极材料除了层状氧化物外，还有聚阴离子化合物聚阴离子化合物含有开放的通道，可使Na+、Li+通过有些化合物由于聚阴离子多面体中氧原子的强共价键，具有较高的热稳定性；还有一些聚阴离子框架的含Na+化合物，经研究可作为混合钠锂离子电池的活性材料。2.2.1 Nasicon型
J.B.Goodenough等合成了具有三维骨架结构的Na+导体Na3Zr2Si2PO12，称为Nasicon。在Nasicon结构中，八面体和四面体的阳离子可以被多种离子所取代，而取代化合物被统称为Nasicon型钠离子导体。[5]
Nasicon类材料一般含有无毒且地球储量丰富的元素,如Fe等。如果一些氧化还原电对，如Fe3＋/Fe2＋，Mn4＋/Mn3＋/Mn2＋和Ni4＋/Ni2＋等在钠离子电池中能够实现可逆的氧化还原反应，那么此类材料在钠离子电池中将有更大的发展潜力。2.2.2钒基碱金属氟磷酸
用作钠离子电池正极材料的含氟钒基类聚阴离子化合物，如NaVPO4F、Na3V2(PO4)2F3和Na1.5VO4PO4F0.5等，也受到研究者的关注。
2004年，Barker 等[32]用固相法和水热法合成了新型氟磷酸盐NaVPO4F，他们发现NaVPO4F 的晶型和Na3Al2(PO4)3F2相似，都属四角对称型，是由[MO4F2]八面体和[PO4] 四面体共面的三维网络结构，这种三维的空间结构为钠离子提供了嵌入和脱嵌的通道；用NaVPO4F 作正极材料制备的钠离子电池也有很好的可逆比容量97~110 mAh•g－1，在23~60℃之间有很好的嵌入稳定性。[4] 2.2.3橄榄石型磷酸铁钠
NaFePO4有两种结构：橄榄石Olivine型和磷铁钠矿Maricite型。K.Zaghib等对Olivine型和磷铁钠矿Maricite型的研究表明，磷铁钠矿Maricite型内部没有Na+通道，与之前的报道相符。目前，关于橄榄石型 NaFePO4 材料的制备方法相对单一，寻找新的更简便的方法合成橄榄石结构的NaFePO4 是提高其电化学性能的关键。[5]
3、阴极材料 3.1 碳基材料
碳基材料主要包括石墨碳、非石墨碳两大类其中，石墨(包括天然石墨和人造石墨)已经广泛应用于锂离子电池，是研究最早也是商品化程度最高的负极材料 鉴于在锂离子电池领域的经验，碳基材料也被广泛研究作为潜在的钠离子电池负极材料主要包括石墨乙炔黑中间相碳微球碳纤维和热解碳等常见碳基材料的电化学性能与其结构和含氢量密切相关普遍认为，碳材料晶粒越小，比表面积越大，形成SEI保护层消耗的锂盐越多，导致首次充放电效率越低；而氢含量越高，容量的滞后越大。
由于Na＋的半径较大，不能可逆的在石墨碳层间脱嵌，所以具有很好的嵌锂能力的石墨不能作为钠离子电池负极材料。Tang等采用水热法制备了中空碳纳米片，该材料具有很好的循环稳定性和倍率性能。0～3 V(vs.Na＋/ Na)，50 mA•g-1下充放电，首次放电容量537 mAh•g-1, 前十周容量下降明显，此后循环稳定，第100 周时，容量约为200 mAh•g-1。在0.2, 0.5, 1, 2和5 A•g-1电流密度下放电，容量分别为168, 142, 120, 100 和75 mAh• g-1，即使在10 A•g-1的超大电流密度下，电池仍有 50 mAh•g-1的容量中空碳纳米片表现如此好的电化学性能，主要有以下几个原因:第一，中空碳结构保证了电子的连续转移。第二，大的电极/电解液接触面，积提供了更多的电荷转移位点。第三，大的内层空间结构使得钠离子更容易在层间转移。[4]
已有研究报道目前可利用二维空间限域等技术进行碳层间距的控制，只要合成具有一定层间距的碳材料以适合钠离子的可逆脱嵌。就可能实现石墨化碳材料在钠离子电池中的应用。不过，目前关于合成层间可控碳材料的方法比较繁琐，寻找更适合钠离子脱嵌的负极材料是提高钠离子电池电化学性能的关键。[6]
3.2 金属或合金材料
早期关于钠离子电池负极的研究主要集中在碳基材料，但是碳基材料普遍存在容量低和循环性能差的问题，研究者积极开发新型的负极材料以替代纯碳基材料。金属单质或合金材料由于具有较高的比容量，近年来成为研究热点。
相比碳基材料，金属单质材料的储钠容量要大很多，然而在钠离子嵌入脱出过程中，金属单质的晶体对称性和晶胞体积会发生很大变化，机械稳定性降低，剧烈的体积膨胀和粉化是其容量快速衰减的关键原因。
通常，将金属单质或者合金与其他材料特别是碳材料进行复合，可显著解决循环性能差的问题。Sn/C复合材料比较有代表性。钠离子电池合金负极材料的研究主要集中在Sn和Sb的研究，更多电化学性能优良的合金材料有待于被发掘。合金材料是非常具有发展潜力的钠离子电池负极材料，但其在充放电过程中的体积膨胀造成的结构变化是制约其发展的壁垒。采用合适的制备方法或引入惰性物质作为结构支撑手段，以缓解其在充放电过程中的体积变化是合金材料的发展重点。
3.3 金属氧化物 过渡金属氧化物因为具有较高的容量早已被广泛研究作为锂离子电池负极材料 该类型材料也可以作为有潜力的钠离子电池嵌钠材料 与碳基材料脱嵌反应和合金材料的合金化反应不同，过渡金属氧化物主要是发生可逆的氧化还原反应。
TiO2具有稳定无毒价廉及含量丰富等优点，在有机电解液中溶解度低和理论能量密度高，一直是嵌锂材料领域的研究热点。TiO2为开放式晶体结构，其中钛离子电子结构灵活，使TiO2很容易吸引外来电子，并为嵌入的碱金属离子提供空位。在TiO2中，Ti与O是六配位，TiO6八面体通过公用顶点和棱连接成为三维网络状，在空位处留下碱金属的嵌入位置。[7]
3.4 非金属单质
从电化学角度说，单质P具有较小的原子量和较强的锂离子嵌入能力，它能与单质Li生成LiP3，理论比容量达到2596mA/g，嵌锂材料中容量最高的，而且与石墨相比，它具有更加安全的工作电压，因此，它是一种有潜力的锂离子电池负极材料。
目前亟待解决的问题主要是如何抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀，从而得到具有较高库仑效率和优秀循环性能的材料。
3.5 有机材料
由于钠具有比锂大的离子半径，因此对于许多无机电池材料来说无法提供足够的晶格间距，从而导致了钠离子具有较慢的扩散速度。然而，相对于无机材料，有机材料由于具有结构的韧性，而有利于具有较大半径的钠离子的迁移。
与无机化合物相比，有机化合物具有以下优点：(1)化合物种类繁多，含量丰富；(2)氧化还原电位调节范围宽；(3)可发生多电子反应；(4)很容易循环等。目前，已经有一系列的有机化合物被研究用于锂离子电池嵌锂材料其中部分材料被证实具有比容量高，循环寿命长和倍率性能高等特点，因此开发低电位下高性能有机嵌钠材料是目前钠离子电池负极材料领域研究的新方向与无机物相比，有机化合物结构灵活性更高，钠离子在嵌入时迁移率更快，这有效解决了钠离子电池动力学过程较差的问题含有羰基的小分子有机化合物由于结构丰富，是钠离子电池负极材料的主要候选。[8]
4、国外钠离子电池研究进展
2012年4月，日本东京理科大学的研究小组与电池专业制造商GS.YUASA公司合作，成功研发出新型钠离子蓄电池电极材料。实验表明，钠离子氧化物中含有同量的铁、锰，在层结构中，钠离子作为电储存在层间，其存储量和储放电速度与锂离子电池相同。由于钠离子比锂离子的离子半径大，过去认为在结晶构造之间难以移动，高速率的充放电特性低，其实并非如此。东京理科大学认为，离子半径大则表面电荷密度低，离子自身传导率高。研究者用正极采用NaNi1/2Mn1/2O2，负极采用硬碳的纽扣型电池进行了实验，确认及时进行高速充放电，与低速充放电相比容量的降低程度也比较小，这是因为电解液中的输送能力比锂离子还要优异。[9]
由于其低廉的价格和潜在的电化学性能，Prabeer Barpanda, Guandong Liu等人发现Na2FeP2O7作为一种安全的阴极材料具有很高的热稳定性。这种嵌入化合物的电化学钠迁出过程导致了一种新的多形态的NaFeP2O7的发现。NaFeP2O7的高温分析表明了在560℃下从三斜态（P1）向单斜晶态（P2/c）的一种不可逆的相转变。NaFeP2O7表现出极高的热稳定性，根据目前的调查直到600℃，都不会发生热分解和氧化反应。这种高的热稳定性归咎于焦磷酸盐(P2O7)4−离子，与其他磷酸盐基阴极材料相比更安全，它使得Na2FeP2O7成为一种对于经济钠离子电池大规模的应用的安全阴极材料。[10]
韩国UNIST研究所的研究小组就合成图了对苯二甲酸及其衍生物作为钠离子电池电极材料具有极其优异的电化学性质：电池容量达295mg/g，经历90次充放电循环后，容量展现出极其微弱的衰减，具有与商业锂离子电池相似的倍率性能，而且适合的氧化还原电位体现了此类电极材料在安全和比能量方面有具有优越性。此外，研究结果显示具有不同取代基的对苯二甲酸具有不同的电化学性质。因此可以通过有机反应来合成，以及引入特殊官能团来修饰有机分子，从而实现对有机电极材料的热力学和动力学调控。这一成果，为有机化学反应在合成有机电极材料方面的应用，为提升钠离子电池的相关性能提供新思路。[9]
5、总结与展望
钠离子电池在发展的过程中也存在几个关键问题亟待解决:第一是能量密度和功率密度的正极材料,同时寻找在循环过程中体积变化小的负极材料,提高电池的循环稳定性,是提高钠离子电池性能的重要途径,也是使钠离子电池早日应用到大规模储能的关键；第二是安全问题是制约锂离子电池发展的重要因素，而钠离子电池同样面临安全问题，因此，大力开发新的电解液体系, 研究更为安全的凝胶态及全固态电解质是缓解钠离子电池安全问题的重要方向。
钠离子电池材料的创新是实现其技术进步的重点，并逐渐成为国际能源研究的热点课题，在近年取得了巨大进步。尤其是，日本企业有可能借助技术实力，凭借掌握的该电池技术再次席卷全球市场。因此我们要开发的电池不仅成本要低，而且在性能方面也要达到与锂电池同等或在其之上的水平。这也是钠离子电池被普遍关注的发展趋势。[9]
参考文献
[1] 叶飞鹏，王莉，连芳，何向明，田光宇，欧阳明高，钠离子电池研究进展，化工进展，2013年第32卷第8 期；
[2] 吴振军, 陈宗章, 汤宏伟, 等.钠离子电池研究进展[J].电池, 2002, 32(1): 45-47；
[3] Hamani, D;Ati, M.;Tarascon, J.M.;Rozier, P.Electrochem.Commun.2011, 13, 938;
[4] 李慧，吴川，吴锋，白莹，钠离子电池：储能电池的一种新选择，化学学报(Acta Chim Sinica), 2014.72.21—29；
[5] 徐硕炯，张俊喜，张世明，钠离子电池正极材料的研究进展，电池，2013年8月，第43卷，第4期；
[6] 贾旭平，陈梅，钠离子电池电极材料研究进展，中国电子科学研究院学报，2012年12月第6期；
[7] Hui Xiong,Michael Slater, Mahalingam Balasubramanian.etal,Amorphous TiO2:Nanotube Anode for Rechargeable Sodium Ion Batteries, J.Phys.Chem.Lett.2011, 2, 2560–2565；
[8] 何菡娜，王海燕，唐有根，刘又年，钠离子电池负极材料，化学进展(Progress in Chemistry)，2014,26(4):572~581；
[9] 刘春娜，国外钠离子电池研究进展，电源技术，2014.1.vol 38.No 1；
[10] Prabeer Barpanda, Guandong Liu.etal，Na2FeP2O7: A Safe Cathode for Rechargeable Sodium-ion Batteries，Chem.Mater.2013, 25, 3480− 3487；
第二篇：纳米材料之电池电极材料
纳米材料之电池电极材料
锂离子电池及电极材料
锂离子电池纳米氧化钛UG20具有能量密度高，无记忆效应，环境友好，寿命长等优点。自1991年日本索尼公司率先将其商品化以来，发展迅速，市场范围不断扩大。仅十年时间，其全球产值已超过镍镉和镍氢电池的总和。锂离子电池已在很多领域有着重要的应用，如手机，笔记本电脑，摄像机等电子产品和交通工具中，见图3.21.用锂离子动力电池改装的叫车，每次充电后可运行约480KM；从零加速到每小时100KM只需16s；反复充放电可行程2*10五次方KM；用于航空航天领域的蓄电池要求具有可靠性高，低温性能好，循环寿命长，能量密度高和体积小等特点，而锂离子电池具备这些特点，并已成功的应用与活性着陆器和漫游器的系列探测任务。在军事方面，前线部队动力系统的能量密度的高低是横梁其作战能力的一项重要指标。锂离子电池纳米氧化钛UG20可用于先进潜艇，导弹，隐性飞机等武器装备的动力电源。
锂离子电池（纳米氧化钛UG20）的广泛应用加快了锂离子电池，尤其是锂离子电极材料的研究和发展。特别是近几年来，随着纳米材料的发展，纳米电极也被很广泛应用，为锂离子电池材料的研究开辟了一种全新的思路。事实证明，利用纳米电极材料可以极大的提高电池的可用容量和扩散速率。
公司：苏州优锆纳米材料有限公司
第三篇：各类电池的电极反应、优缺点、自放电、解决方法及密封措施
1、化学电源的分类（1）按工作性质分: 1.原电池，又称一次电池:例如:Zn一MnO2，Zn一HgO，Zn一AgO，锂电池等。2.蓄电池，又称二次电池:例如:Pb一PbO2，Cd—NiOOH等。3.贮备电池，又称激活式电池:Mg—ClAg，Zn—AgO。4.燃料电池，又称连续电池:H2-O2燃料电池。（2）按电解质的性质分: 1.电解质为碱性水溶液一碱性电池(例:Cd—NiOOH)2.电解质为中性水溶液一中性电池(例:Zn一MnO2)3.电解质为酸性水溶液一酸性电池(例:铅酸电池)4.电解质为有机电解质溶液一有机电解质电池(例:锂离子电池)5.电解质为固体电解质一固体电解质电池(例:锂碘电池)（3）按正负极活性物质的材料分: Zn一MnO2系列电池、Zn一AgO系列电池、Cd—NiOOH电池、铅酸电池、氢镍电池、锂离子电池、海水电池、溴一锌蓄电池等等。（4）活性物质的保存方式分: 1.活性物质保存在电极上:通常的一次、二次电池。2.活性物质从外边连续供给电极:燃料电池。
2、电池自放电
（1）发生自放电的原因: 从热力学上看，产生自放电的根本原因是由于电极活性物质在电解液中不稳定引起的。因大多数的负极活性物质是活泼的金属，它在水溶液中的还原电位比氧负极要负，因而会形成金属的自溶解和氢析出的共扼反应，使负极活性物质不断被消耗。正极活性物质同样也会与电解液或电极中的杂质发生作用被还原而产生自放电。
其他原因:1.正负极之间的微短路或正极活性物质溶解转移到负极上必须采用良好的隔膜来解决。2.电池密封不严，进入水分、空气等物质造成自放电。（2）克服自放电的方法:采用高纯的原材料、在负极材料中加入氢过电位高的金属(Hg，Cd，Pb)、在电极或溶液中加入缓蚀剂来抑制氢的析出。锌—二氧化锰电池
一、锌负极的自放电: 锌电极产生自放电的原因：
1.氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电（主因）2.氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电3.电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电 影响锌电极自放电的因素
1.锌的纯度及表面均匀性的影响。2.溶液pH 值的影响。3.电液中NH4Cl、ZnCl2浓度的影响。4.温度的影响。
二、降低锌负极自放电的措施：
1.加添加剂，在金属锌中加入添加剂、在电解液中加入缓蚀剂。2.保证原材料的质量达到要求。3.对电解液进行净化。4.贮存电池的温度低于25℃。5.电池要严格密均。
Cd/Ni00H电池
因为负极镉在电解液中的平衡电极电势比氢的正，不易构成自发腐蚀电池，而且氢在镉上的析出过电位很大，所以镉镍电池自放电小。氢镍电池
一、影响镍氢电池自放电的因素:(1)成分自分解(构成正极的氢氧化镍的热、动力学不稳定性),正极成分分解产生的氧可能到达负极,造成正负极活性物质的损失,相应的容量也会降低。(2)储氢合金负极上产生的氢到达正极,与正极反应造成活性物质损失,相应的容量降低。(3)由于正极上杂质氮化物的存在,引起亚硝酸盐和氨之间的氧化还原穿梭反应的进行,使得正极退化,容量降低。(4)负极表面由于氧化造成的负极退化,从而负极容量损失(5)镍氢电池内压的形成和电解液泄漏。
二、降低氢镍电池自放电的措施：
1、改变电极组分和合金成分的作用;
2、采用正极添加材料，添加Co、Mn类化合物等。
3、对隔膜进行改性，使用具有OH-交换功能的聚合物薄膜改善电池的自放电和循环寿命性能。
4、存放环境应干净整洁,以防灰尘中含有导体物质而使电自放电加快。
5、电池应带电储存，其储存温度以20±5℃为宜。铅酸蓄电池的自放电
一、负极产生的自放电
由于负极活性物质铅为活泼的金属粉末电极，在硫酸溶液中，电极电位比氢负，可以发生置换氢气的反应。影响铅自溶速度有以下几方面：（1）铅自溶速度随硫酸浓度及电解液温度的增加而增长。（2）负极表面杂质的影响，负极表面有各种金属杂质存在，当杂质的氢超电势值低时，就能与负极活性物质形成腐蚀微电池，从而加速了铅的自溶速度。例如锑、铁、银等金属存在时。（3）正极PbO2反应析出的氧气很容易在负极被还原吸收，从而促使负极铅自溶。（4）隔板、电解液中含有的金属杂质与负极活性物质产生的微电池促使负极铅自溶。
二、正极产生的自放电
（1）正极板栅中金属锑、金属铅及金属银等的氧化。（2）极板孔隙深处和极板外表面硫酸浓度之差所产生的浓差电池引起自放电，这种自放电随着充电后的搁置时间而逐渐减小。3）负极产生氢气的影响4）隔板电解液中杂质影响，若在隔板或电解液中存在易被氧化的杂质，会引起正极活性物质的还原而产生自放电。（5）正极活性物质中铁离子的影响。锂离子电池自放电
自放电的原因： 1.造成可逆容量损失的原因：可逆容量损失的原因是发生了可逆放电反应，原理跟电池正常放电反应一致。不同点是正常放电电子路径为外电路、反应速度很快；自放电的电子路径是电解液、反应速度很慢。
2.造成不可逆容量损失的原因：A:正极与电解液发生的不可逆反应（相对主要发生于锰酸锂、镍酸锂这两种易发生结构缺陷的材料）。B:负极材料与电解液发生的不可逆反应（化成时形成的SEI膜就是为了保护负极不受电解液的腐蚀。）C:电解液自身所带杂质引起的不可逆反应，消耗了电解液中的锂离子，进而损失了电池容量。D:制成时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应。空气中的粉尘或者制成时极片、隔膜沾上的金属粉末都会造成内部微短路。
如何实现电池的密封？
实现电池密封必须解决三个问题:
1、负极在电解液中稳定，不会自动溶解而析出氢气;负极物质过量，使正极在充电完全而产生氧气时，负极上仍有未充电的活性物质存在，保证负极上不会由于过充电而析生氢气；正极上产生的氧气易于在负极上还原即负极活性物质可以吸收正极上生成的氧气。
2、有一定的气室，便于氧气迁移。
3、采用合适的隔膜，便于氧气通过，促进氧气快速向负极扩散。Cd/Ni00H电池的密封措施：
1、负极的容量大于正极容量，当正极发生过充电时，负极上还有过量的Cd(OH)2仍可进行还原，因而不会发生析氢过程。而正极充电和过充时产生的O2可以与负极还原成的Cd发生反应而消除，构成镉氧循环。
2、控制电解液用量。
3、采用多孔薄型镍电极和福电极，极间距减小，有利于氧气向负极扩散以及氧气的吸收。
4、采用微孔隔膜。5.在氧化镍电极中加入反极物质Cd(OH)2。一旦电池过放电时，正极中的Cd(OH)2(反极物质)可进行阴极还原，因此防止了正极上析氢。若负极也过放产生氧气则又可被正极中反极物质生成的镉所吸收，构成镉氧循环。
6、使用密封安全阀
7、正确使用和维护电池，严格控制电池的充放电制度和对工作温度的控制。
铅酸蓄电池密封措施：
铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计，正极在充电后期产生的氧气扩散到负极，与负极海绵状铅发生反应变成水，使负极处于去极化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小，故使用期间不需加酸加水维护。氧循环如下： 正极：PbSO4+H2O——PbO2+O2-----扩散 负极:
PbSO4----------Pb
O2
H2O---------H2SO4+PbO 负极起着双重作用，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而被氧化成PbO，另一方面是极板中的硫酸铅又要 接受外电路传输来的电子进行还原反应，由硫酸铅反应成海绵状铅。金属氢化物镍电池密封措施：
电池设计和镉镍电池基本相同，负极容量比正极容量大，过充电时，正极产生的氧气在贮氢合金负极上还原，过放电时，在镍电极析出的氢气则可被氢化物电极吸收，电池可实现密封设计。
过充电时：正极：4OH------2H2O+O2+4e氧循环 负极：2H2O+O2+4e-----4OH-过放电时：正极：2H2O+2e----2OH-+H2氢循环 负极：2OH-+H2----2H2O+2e
如何提高活性物质的利用率？
影响活性物质的利用率主要有以下几点：⑴活性物质的活性，活性大小与其晶型结构、制造方法、含杂多少以及表面的状态有密切的关系，活性高的其利用率也高。有时活性物质吸附一些有害杂质也会使活性降低，造成电池容量下降。⑵电极和电池的结构，电极的结构包括电极的成型方法、极片的孔径、孔率、厚度，极片的真实表面积的大小等。在活性物质相同的条件下，极片越薄，其活性物质的利用率越高；电极的孔径大一些孔率高一些，有利于电解液的扩散，但是孔径过大、孔率过高，电子导电的电阻增大，因此孔径和孔率要适当，利用率才会较高；极片的真实表面积越大，活性物质的利用率也越高。⑶电解液的数量、浓度和纯度。电解液的浓度要保证其有较高的导电率；电解液的纯度越高，活性物质的利用率也越高。另外，影响活性物质利用率的外在因素则是放电制度，I放越大，利用率越小；T放越高，利用率越大；V终越高，利用率越小。
电极反应
碱性锌—二氧化锰电池
正极：2MnO2+2H2O+2e-----2MnOOH+2OH-负极：Zn+2OH--2e----Zn(OH)2==ZnO+H2O 总反应：Zn+2MnO2+2H2O---2MnOOH+Zn(OH)2 铅酸蓄电池
正极：PbO2+3H++HSO4-+2e----PbSO4+2H2O 负极：Pb---Pb2++2e Pb2++HSO4-----PbSO4+H+ 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4-----2PbSO4+2H2O Cd/Ni00H电池
负极：Cd+2OH-----Cd(OH)2+2e
正极：2NiOOH+2H2O+2e----2Ni(OH)2+2OH-
总反应：Cd+2NiOOH+2H2O----2Ni(OH)2+Cd(OH)2 高压镍氢电池
负极：1/2H2+OH------H2O+e
正极：NiOOH+H2O+e----Ni(OH)2+OH-总反应：NiOOH+1/2H2-----Ni(OH)2 低压镍氢电池（金属氢化物镍电池）负极：MH+OH------M+H2O+e
正极：NiOOH+H2O+e------Ni(OH)2+OH-总反应：NiOOH+MH-----Ni(OH)2+M 锌---氧化银电池
Zn+2AgO+H2O-----Zn(OH)2+Ag2O Zn+Ag2O+H2O----Zn(OH)2+2Ag 锂离子电池
正极：LiCoO2----Li1-xCoO2+xLi++xe 负极：6C+xLi++xe-----LixC6
总反应：6C+LiCoO2-----LixC6+Li1-xCoO 碱性锌锰电池特点 1.放电性能好:容量高，可大电流连放，放电曲线平稳。2.低温性能好:可以在-40℃的温度下工作。性能：
1、碱锰电池的开路电压约为1.55v，工作电压约为1.25v。
2、电池内阻小，在快速放电时能提供足够的容量，而且在低温(一20℃)下，其放电容量相当于干电池室温下的数量。
3、放电曲线相当平坦，放电到终止电压(0.9v)时，放电量明显高于其他锌锰电池。铅酸蓄电池的优缺点
优点:1.原料易得，价格相对低廉;2.高倍率放电性能良好;3.温度性能良好，可在-40~+60℃的环境下工作4.适合于浮充电使用，使用寿命长，无记忆效应;5.废旧电池容易回收，有利于保护环境。缺点:1.比能量低，一般为30一40Wh/kg;2.使用寿命不及Cd/Ni电池3制造过程容易污染环境，必须配备三废处理设备。Cd/Ni00H电池的优缺点
优点:使用寿命长，蓄电池自放电小，使用温度范围广，耐过充过放，放电电压平稳，机械性能好。缺点:活性物质利用率低，成本较高，负极镉有毒，电池长期浅充放循环时有记忆效应。高压氢镍电池
优点:较高的比能量，循环寿命长，耐过充、过放，能力强，以及可.以通过氢压来指示电池荷电状态。
缺点:成本高，密封难，自放电大，安全性低.低压氢镍电池(金属氢化物镍电池)
1、耐过充过放能力强
2、容量和比能量提高1.5一2倍;电池寿命相当.3、自放电较大，环境污染小，无记忆效应。锌一氧化银电池
优点:(1具有很高的比能量(2)很高的放电速率(3)平稳的放电电压(4)较小的自放电速率.缺点:(1)成本很高(2)寿命较短(3)高低温性能较差 锂电池
优点:①比能量高，放电电压高(3.0v}②工作电压平稳③使用温度范围宽(-40℃一+50℃)④体积小、重量轻⑤湿储存寿命长⑥资源丰富，性价比高
缺点:①安全性·某些锂非水溶液电池，如Li/SO2等电池，在重负荷放电，特别是当外部短路时会发生爆炸。②成本高。锂电池在制作过程中要避免与水接触。所用有机溶剂和无机盐均需彻底除去水份，这就提高了成本，另外，有些正极活性物质的成本也较高。③比功率低。有些锂电池(如有机电解液的锂电池)由于有机电解液的比电导较小，放电电流密度提不高，故其比功率较低。锂离子电池
优点：
1、工作电压高。通常单体锂离子电池的电压为3.6V，为镉镍和镍氢电池的3倍。
2、体积小、重量轻、比能量高。利于便携式电子设备小型轻量化。
3、安全快速充电。采用1C充电速率，可在2h内充足电，且安全性能大大提高。
4、寿命长。
5、工作温度范围宽。可在-20℃~60℃之间工作，高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电小、无记忆效应、无污染等优点。缺点:
1、内电阻高。电解液为有机溶液，其电导率比镉镍、镍氢电池电解液小得多，内电阻约大10倍。
2、工作电压变化较大。
3、放电速率较大时，容量下降较大。
第四篇：环境工程电化学论文-有机物电化学氧化中电极的研究进展
有机物电化学氧化中电极的研究进展
摘要：电化学氧化技术是高级氧化技术中一种高度灵活、应用广泛的技术，在高毒性、难生物降解的有机物处理方面得到了国内外研究者的高度重视。在影响电化学氧化效果的多方面因素中，电极是一个重要的因素，电极的影响主要体现在电极材料和电极结构两方面的影响。在电化学氧化废水中有机物机理的简要阐述基础上，介绍了目前常用的电极材料类型：贵金属、金属氧化物、碳素材料等的特点以及电极结构的研究现状。最后探讨了为让电化学氧化技术得到更广泛的工业应用，电极材料和电极结构的发展方向。关键词：电化学氧化
电极材料 电极结构
Advances in the study of electrodes in electrochemical oxidation
of organic pollutants Abstract: Electrochemical oxidation technology is a highly maneuverable and wildly used technolgy among all the advanced oxidation processes and it is highly emphasized by domestic and international researchers for its application in the treatment of toxic and refractory organic pollutants.The electrode is one of the important factors affecting the efficiency of electrochemical oxidation.Both the materials and the structures of the electrodes will influence.The research of the characters of the common electrode materials such nobel metal, metallic oxide,carbon and graphite, as well as the structures of the electrodes are introduced on the basic of the mechanism of electrochemical oxidation in degradation of organic pollutants in wastewater.In the end, developing directions of materials and structures of eletrodes used in electrochemical oxidation are discussed for a wider application of this technology in industrial wastewater treatment.Keywords: electrochemical oxidation, electrode material, electrode structure
0 前言
生物处理法是污水中有机物去除的传统主流方法，该法不但处理效果好, 而且费用低。然而许多有机化合物的生物可降解性很差或不能被生物降解, 有些人工合成的有机物(如含有苯环和多环等复杂结构的有机物、结构复杂的大分子有机物等)还会对微生物产生毒害作用, 所以对含有这些有机物的污水直接利用生物处理显然是不合适的。因此, 开始有研究者研究用物化法（过滤、絮凝、吸附）、化学氧化法（氯气氧化、臭氧氧化、双氧水氧化、湿式氧化）、高级氧化技术（芬顿反应、臭氧联合UV反应、光催化反应、电化学技术）等处理这类的废水[1]。其中，电化学氧化技术因为使用电子作为唯一的“试剂”,不需要或很少需要外加化学试剂，从而避免了由外加药剂而引起的二次污染问题；并且还拥有反应条件温和、反应设备简单，可控性较强，适应面广等优点，从而得到了国内外研究者的重视[2]。
目前，国内外关于应用电化学氧化技术处理有机物的应用情况、降解机理、影响因素的研究很多。杨卫身[3]等研究了用复极性固定床电极处理偶氮类染料活性蓝和络合染料活性艳绿废水, COD去除效率可达50%以上，脱色率可达98%以上；对蒽醌染料废水的处理, COD去除效率可达90%以上,脱色率近100%。Lidia Szpyrkowicz[4]等用Ti/Pt和Ti/Pt/Ir电极处理制革废水,电化学过程不仅能去除有机物,而且能去除NH3-N并且在Cl-存在的间接氧化过程更明显,NH3-N的去除率几乎为100%。Apostolos G V lyssides等[5]用圆柱固定床电极对制革厂生产废水进行处理,也得到了较好的效果, COD去除效率达52%,苯类化合物的去除率达95.6%,NH3-N的去除率达64.5%,硫化物的去除率达100%,同时,废水的可生化性大大增强。Li-Choung Chiang等[6]用PbO2/Ti作阳极,铁板作阴极研究了木质素、丹宁酸、氯四环素和乙二氨四乙酸(EDTA)混合废水的电解预处理,凝胶色谱分析表明:电化学过程可以有效地破坏这些大分子,并且可降解其毒性, 处理后的废水可生化降解性提高。众多的研究表明电化学氧化技术不仅仅可以用于处理模型污染物配成的模拟废水，也可以用于处理含有多种有机物的实际废水；不仅仅可以用于作为一项单独的处理技术，也可以作为生物处理的前处理技术，从而降低生物处理负荷。电化学氧化机理 电化学氧化降解有机物的机理会随着电极材料、电解液、电解控制参数等的变化而有所不同, 因此电化学氧化降解有机物的机理是一个十分复杂的问题。在现在的研究中，根据产生氧化有机物的强氧化性物质的途径和种类,电化学催化氧化可分为直接氧化与间接氧化。
1.1 直接电化学氧化
直接的电化学氧化是指有机污染物在电极表面电子的直接传递作用下被氧化，电极表面只有电子参与了反应，这也被称为直接电解；或者是有机污染物与电极表面上产生的强氧化剂作用而被氧化，这是通常说的直接电化学氧化。1.1.1 直接电解
有机物通过直接与电极表面的电子发生反应而进行矿化转变。以苯酚为例，典型的矿化反应如下：
C6H5OH+11H2O6CO2+28H++28e-（1）
反应过程中释放的H+通过在阴极生成H2而释放出来。
在低于氧气的析出电位时，直接电解在理论上是可行的，但是反应速率通常都很小，而且因为阳极表面会形成聚合物层造成阳极中毒从而使得阳极的催化活性降低，反应速率也降低[1]，所以利用直接电解降解有机物的并不多。1.1.2 直接电化学氧化
电化学直接氧化有机物是伴随着活性氧在电极表面析出而进行的。以金属氧化物电极为例，Comninellis等[
7、8]提出了伴随活性氧析出时有机物氧化的模型。第一步是水电解生成OH·，金属氧化物吸附OH·：
MO+HOMO(.OH)+H++e-
（2）
x2x下面的反应根据电极材料性质的不同而不同。在“活性”电极表面，被吸附的OH·与金属氧化物结合成金属过氧化物：
MOX(.OH)MOX+1+H++e-
（3）
电极表面的氧化还原对MOX+1/MOX就可以作为有机物选择性氧化或转化的中间物。在无法形成金属过氧化物的“非活性”电极表面，被吸附的OH·就会无选择性地氧化有机物，导致有机物的完全矿化：
MOX(.OH)+RMOX+CO2+H2O+H++e-（4）
通常，氧气析出电位比较低的电极（较好氧气析出催化活性的电极）比如碳素材料、IrO2、RuO2、铂等属于“活性”电极，有机物在这类电极表面会选择性地氧化；氧气析出电位高的电极比如SnO2、PbO2、BDD等属于“非活性”电极，它们能够无选择性地矿化有机物。
1.2 间接电化学氧化 间接氧化避免了有机物和电极表面之间电子的直接交换，在间接电化学氧化过程中，利用电化学反应产生的强氧化剂传质到本体溶液中,与污染物发生反应从而氧化有机物。金属氧化还原对如Ag(Ⅱ),Ce(Ⅳ),Co(Ⅲ),Fe(Ⅲ)以及Mo(Ⅲ)通常可以作为氧化的中间物。此外，根据电解质成分的不同，电化学反应生成的氧化剂常见的还有Cl2,O3,以及过硫酸盐、过磷酸盐和过碳酸盐等等。间接氧化过程中对电极的选择性不强，常见的电极材料均可。
其实，直接、间接电化学过程的分类并不是绝对的，实际上一个完整的有机物电化学降解过程往往包含电极上的直接电化学氧化和间接电化学氧化两个过程，即使针对同一个电极，反应体系、操作条件的变化，也可以使得电极上所发生的氧化反应的类型发生变化。电极材料
影响电化学氧化效果的因素有反应条件，如pH、温度、电流密度、电解质种类及浓度[9-12]等；以及被氧化的有机物本身的结果如取代基的种类、数目等[13-14]，不过在众多影响因素中，因为电化学反应是在电极与电解质间的界面上发生的，所以电极是最重要的影响因素。电极的影响包括电极材料的影响和电极结构的影响两个方面，即使在相同的电解质、相同的参数控制条件下, 电极材料不同, 电化学反应的形式可能差别很大。目前, 电化学工程中应用的电极材料主要有纯金属(如Pt等贵金属)、碳和石墨及金属氧化物(PbO2、MnO2、SnO2、DSA 等)。
2.1 贵金属电极
以铂、钯为代表的贵金属电极因为导电性强以及在高电位下的化学稳定性好的优势使得它们成为电化学氧化过程中的常见电极材料,贵金属电极克服了早期的金属阳极材料溶出导致阳极损耗且向溶液引入新的杂质的问题，但是铂电极上氧析出电位不高，只有1.6V，因此电催化活性不是很高，有机物污染物只能被选择性转化，矿化电流效率不高，处理废水所需时间太长,效率太低,且电极易污染而失活。例如苯酚在铂电极上氧化时，生成马来酸、反丁烯二酸等中间产物后就不能进一步被矿化，溶液的TOC也没法得到很好地去除[
7、9]。
2.2 碳素电极
石墨、碳等碳素电极材料因为价廉、表面积大、导电性强、可以发挥吸附和电化学降解两种功能而得到了广泛的应用，主要是用于三维电极的电化学氧化反应器中。常见的碳素电极的形式有碳纤维、碳颗粒、碳毡、玻璃碳、石墨颗粒、石墨环等，不过传统碳素电极体积和表面结构容易发生改变的缺陷减短了它的使用寿命，使得碳素电极的使用受到一定程度的限制。
目前研究较多的一种碳素电极是活性炭纤维（简称ACF），ACF的原材料是黏胶纤维、酚醛树脂纤维、聚丙烯腈纤维或沥青纤维等。有学者[15]对ACF的吸附性能作了研究,结果发现,当ACF作为吸附剂去除有机物时，初始效率较高，但当达到吸附饱和时，因在ACF上形成了一层有机物膜,使去除率急剧下降。但当ACF作为阳极时，电化学催化氧化可以把有机物膜除去，使去除率有明显提高。郑春燕等[16]以ACF为阳极,不锈钢板为阴极降解含酚废水，结果表明该方法对苯酚和COD去除率均能达到95%以上。ACF结构不同，对有机物的去除率也不相同；Yi等[17]经研究发现比表面积高、含中孔比率大的ACF作为阳极时去除率高。由于ACF还具有不溶性，因此ACF电极能够将导电、吸附、催化及稳定性有效结合起来，实现高效净化。为了进一步提高ACF的催化能力，可在ACF上负载过渡金属。Gaur等[18]的研究表明，ACF上负载过渡金属的种类不同，ACF催化性能也不同，并且负载的金属量与ACF催化性能有很大关系。
2.3 金属氧化物电极
金属氧化物电极大多是由金属基体和金属氧化物膜组成。基体可以是钛、钽、铌、锆等金属，金属氧化物膜多为过渡金属(钌、铂、锰、铱等)及锡、铅的氧化物。大量的研究表明,作为电催化剂基体的电极有两个基本要求：良好的导电性及稳定耐蚀。良好的导电性可以降低槽电压, 节约电催化过程的能耗。稳定耐蚀保证了电极的使用寿命, 若电极的使用寿命过短, 即使有再高的电催化活性, 在实际中也难以得到应用。2.3.1 DSA电极
DSA电极即“形稳阳极”，因具有阴极-阳极近距离不因时间的延续而发生改变,显示电极的损耗很小而能保持尺寸稳定而得名[19]。一般的DSA电极都是以金属钛为基材，二氧化铱或二氧化钌为涂层制成。它具有良好的催化活性，良好的稳定性（不易溶出），并且这类电极可以通过改进材料及表面涂层结构而具有较高的析氧过电位,同时能够随着氧化物膜的组成和制备工艺条件不同而获得优异的稳定性和催化活性。
DSA电极常用的氧化膜涂层是IrO2[20]、RuO2[21],它们的氧析出电位较低，所以有机物主要在电极表面发生电化学转化。有研究[22]表明这些电极在降解苯酚过程中溶液由无色逐渐转变为暗黄色或棕褐色,直至苯酚完全去除,溶液颜色也不褪去。产生上述现象的原因是这些电极在降解过程中生成的小分子有机物容易聚合形成难以降解的具有颜色的有机聚合物；有机聚合物粘附在电极表面,使降解难以进行完全。
为了延长钛基电极寿命和提高导电性能，钛基电极增加了锡、锑、锰和钛等氧化物中间层；为了提高电极催化性能，电极表层采用沉积或刷涂工艺制作锡、锰、铅和铬氧化物表层。2.3.2 二氧化铅电极
PbO2电极的制作成本低且制作过程简便；此外，二氧化铅表面的氧析出电位高，催化活性高；Martinez Huitle等[20]研究了不同金属氧化物膜电极，结果表明PbO2电极具有良好的电催化活性。但是PbO2电极会从溶液中溶出，使电极的稳定性变差[23],并造成二次污染,从而限制了PbO2电极的推广使用。增强PbO2的稳定性可通过在电沉积溶液中加入一些离子得以改善，Velichenko等[24]指出掺杂Fe的PbO2电极的理化性质与普通PbO2电极相比有很大不同；Andrade等[25]研究了四种电极(PbO2电极、掺杂F-的PbO2电极、掺杂Co的PbO2电极和同时掺杂F-、Co的PbO2电极)的电催化性能和稳定性，结果表明,在含Co量比较低时,同时掺杂F-、Co的PbO2电极的稳定性较高。2.3.3 二氧化锡电极
SnO2电极有高的析氧电位,但其导电性较差，是一种半导体材料[26]，在该电极中掺杂Sb元素可以明显提高其导电性能与催化活性.吴星五等[27] Ti/SnO2+Sb2O3等五种电极对苯酚废水进行了降解研究，结果表明Ti/SnO2 + Sb2O3电极有良好的降解效果；Ti/SnO2+Sb2O3电极具有良好的电催化活性主要因为Sb可使SnO2晶格膨胀产生缺陷，并使SnO2的能级发生分裂产生新的缺陷能级，位于表面的缺陷部位比较活泼，表面能大,处于不稳定状态,是吸附和催化的活性中心,从而提高了电极的催化活性[28]。
2.4 BDD电极
掺硼的人造金刚石电极简称BDD电极，为了增强导电性，在金刚石中掺杂硼原子，掺杂的比例是B/C:1000-10000ppm。高品质的BDD电极具有电势范围大（-1.25V——+2.3V），不易腐蚀，比较稳定等优势，且BDD电极表面吸附能力差，使得钝化膜不易附着导致电极“中毒”。但是BDD电极也存在成本高以及难找到合适的基体材料等缺陷。电极结构
3.1 三维电极 电极的结构对电催化的效果也会产生重要的影响。目前工程中使用最普遍的是二维电极, 包括板式或管式电极两种。但在研究中越来越多的研究者注重对三维电极的开发研制。三维电极是在在传统二维电极间装填粒状或碎屑状工作电极材料,使工作电极材料表面带电,从而发生化学反应[29]。三维电极可以增大反应器的比电极面积, 在一定电流密度下, 反应器可通过更大的电流, 具有更高的生产强度，克服了二维电极单位槽体积降解有机物处理量小的缺陷;减少了粒子间的距离,提高了电流效率[30]。常见的三维电极的结构设计有粉末多孔电极、固定床填充电极、流化床填充电极、移动床电极。
王建秋[31]采用三维电极法处理氯苯废水并研究了外加槽电流、停留时间、氯苯初始质量浓度、废水初始pH等对氯苯去除率的影响；在外加槽电流为2.0 A、氯苯初始质量浓度为1～200 mg /L、停留时间为40～60 min、废水初始pH为7的条件下,氯苯去除率达83%以上。熊蓉春[32]以罗丹明B为代表的染料废水为处理对象,比较研究了二维电极法和三维电极法的处理结果，发现采用三维电极法时, 能在较短时间内达到优异的水处理效果。
3.2 气体扩散电极
气体扩散电极是一种特制的多孔膜电极，大量气体可以到达电极内部，且与电极外面的电解质相连通，组成了一种三相（固、液、气）膜电极。它既有足够的“气孔”，使反应气体容易传递到电极上，又有大量覆盖在催化剂表面的薄液层。目前用于做气体扩散电极的材料多为碳素材料，它们对还原水中溶解氧得电子生成H2O2有较高的催化活性。
应用碳素基材做气体扩散电极时通过不断地向水中供氧,使水中的溶解氧不断地在阴极上还原生成H2O2，再与水中的Fe2+发生芬顿反应,生成羟基自由基OH·。HuiW等[
33、34]将Pd负载到活性碳的表面上,制备出了Pd/C气体扩散电极,用于电化学降解4-氯酚和2、4-二氯酚,结果表明,Pd/C气体扩散电极的处理效果好于C/PTFE气体扩散电极。总结
影响有机物电化学氧化效果和速率的主要有两个方面，一是有机物发生氧化反应本身的速率和性质，这个主要是跟电极材料有关；另一方面是有机物从从溶液主体迁移至阳极表面传质影响，这个主要是跟电极结构有关。为了提高这两个方面的速率，使得电化学氧化技术得到更广泛的工业应用，电极材料应该选择催化能力强、稳定性高又廉价的材料；电极结构应该朝传质阻力小、表面吸附能力弱的方向发展。
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第五篇：钨电极行业浅析
钨电极具体起源于哪里，我就不多说了，因为这个我也不知道，但是，我知道，现在很多工业流程中已经少不了这一焊接器材。
钨电极种类很多，不过目前市面上及使用中，钍钨电极和铈钨电极还是使用最多的，原因无他，红头钍钨虽然有少量的放射性污染，但是现在的国民经过三聚氰胺啊有毒胶囊啊明胶啊地沟油啊什么的早已练就百毒不侵，区区一点放射性污染当然是毛毛雨啦，据我所知，目前国内钨电极生产商在发货时基本会将放射性污染考虑在内，但是对经销商却没有起到有效的引导作用，反而是前一阵红头钍钨的原料之一“硝酸土”产能跟不上，导致钍钨出货量大幅下降，但是价格却一路高涨，而且就算是产能恢复了以后，上游原材料供货商依然控制价格，导致钍钨的价格下降的很慢。
钨电极作为工业焊业焊接器材中的一种，其实地位是很尴尬的，说他是焊材吧，有人还说这个属于电工电气，说他是电工电气类别的，它还确实有焊接的作用。这种焊材在焊接时不燃烧不熔化却有烧损，总的来说，也属于耗材的一种。
中国的钨极生厂商群体不算很大，却供应着世界上很多国家的正常使用，而且，这个东西虽然看似神秘，进入门栏却也很低，买些设备就可以投入生产，因此一些急于发财的人陆续进入这个行业，挣钱没有错，但是这些人却是以挣钱为目的，不管产品质量优劣，一味以价格取胜，使得整体行业水平参次不齐，经销商卖这个，却也不是每个人都备着一台钨极无损探伤仪，谁给的供货价格低谁就是有奶的娘，一切向钱看，殊不知，这样也是害了自己。
相对于国内的经销商来说，国外来的客户就要文明有素养的多，不是我崇洋媚外，在很多方面，我们确实是远远不如人家的，同样的产品，供给国外客户的货就要好的多。以前总说中国人卖东西，一等品卖欧美和日本，二等品卖印度等周边国家，三等品卖自己，这是为什么，是因为我们自身对于产品的质量检验标准放的很低。中国人愿意吃地沟油吗?都知道地沟油怎么做出来的，可是谁愿意吃那些动物腐烂的肝脏熬出来的油呢，但是这时候就有一匹专家跳出来说了，目前还没有有效的手段检测地沟油和正常的食用油的区别，这说明了什么呢？是说专家收了钱了还是水平不够高，还是我们平常吃的食用油其实也是地沟油呢？这个道理拿到钨极上来也是可以用的，中国已经是世界工厂，既然是世界工厂，出货当然是走量的，走量的货理所当然质量不用像“范思哲”一样追求高质量的仅此一件了，因为，供给国内的货，除非经销商特殊要求，一般是发三等品的，就算是经销商的特殊要求，他也是拿来做出口的。
我在百度搜了搜，所有关于钨电极行业的文章都是技术文章，纸上谈兵而已，能不能用的上还两说，工业制品是冷冰冰的，却不代表整个行业也是死气沉沉的，在这个行业中，有一个生厂商很特别，不是我偏爱，淄博迈科焊接器材有限公司确实会让你刮目相看，这个生产商很年轻，充满了青春的朝气，年轻的团队，年轻的领导者，创新的思维，却又有过硬的质量。今年，年轻的迈科还搞了一个“迈科质量年”，号称要与行业内任何一家企业比质量，这确实很振奋人心，也许有一天，这个年轻却又蓬勃发展的企业会实现他们的口号：为全球钨电极领域提供最有价值的产品和服务，致力于提升行业高度，推动工业文明进步。
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