泡沫镍的电沉积法制备研究进展

陈卫东＊，陈艳丽，王崇国

（甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃 金昌 737100）

泡沫镍是一种具有高孔隙率、较大的比表面积、低价格、高率导电性的多孔骨架三维立体结构的一种新型功能材料，在燃料电池、电池电极材料、催化剂材料、过滤器、吸声材料等领域中都有广泛应用。

1 泡沫镍的制备工艺

目前，泡沫镍的制备工艺主要有五种：烧结法、发泡法、气相沉积法、溅射沉积法和电沉积法。

表1 各种泡沫镍的制备工艺比较

世界上几家大型泡沫镍生产企业大多采用电沉积法，因为与发泡法、气相沉积法、溅射沉积法相比较，此方法生产的泡沫镍具有韧性好、基体轻、空隙率高、生产成本低、设备投资少等特点。

2 改变泡沫镍的物理性能方法

国内一些研究者在电沉积法的基础上不断改进，以求制备更高质量的产品。如菏泽天宇科技开发有限公司[5]发现在电沉积操作工序中，存在电镀液长时间使用可能夹杂原材料、空气尘埃、镀槽本体等杂质问题，含有杂质的电镀液会引起产品外观的缺陷，所以一般电镀液的使用周期大约为60天，60天后就必须更换电镀液，从而增加了生产成本。他们在电沉积工序中进行了改进，在电镀槽中安装至少两个相连的、装有活性炭的过滤筒体，工作时，电镀液通过循环泵打入过滤筒体，经过滤后再返回到镀槽内，从而净化了电镀液。通过安装过滤装置，降低了电镀液的更换频率，降低了生产成本，电镀液可以连续使用60天～300天。而且产品质量也得到改进，如表2。

表2 改进前后泡沫镍物理性能对比

比亚迪股份有限公司[6]在电沉积槽液中加入了一种有机添加剂，分子式为CCl3CH(OH)2的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物。这种改进明显提高了泡沫镍的强度，特别是抗拉强度。利用这种泡沫镍所生产的电池极片具有不易断裂，强度高，制片效率高等特点。见表3。

表3 有机添加剂加入前后泡沫镍物理性能对比

3 脉冲电沉积镍工艺对电沉积工序进行改进

北京师范大学的段翠云等人[7]探讨了电沉积法工艺条件对泡沫镍比表面积的影响，结果发现，电镀后先在600℃的空气中烧结4min再进行还原烧结所得产品，与电镀后直接在850℃～980℃的氨分解气氛中烧结40min所得产品，具有相同的表面形态和比表面积。

四川大学的李开华等人[8]对导电层制备工序进行了改进，采用低温碱性液化学镀镍方法进行导电化处理，摸索出了一种低温碱性液化学镀镍工艺。此方法制备的产品结合紧密、均匀，导电性好，泡沫镍样品，密度为0.74g/cm3，孔隙率达到91.7%。

中国工程物理研究院[9]采用脉冲电沉积镍工艺对电沉积工序进行改进，发现沉积速率随电流密度的增加而增大，随占空比的增加而减少，而脉冲频率对沉积速率的影响不明显。得到的泡沫镍晶体结构完整、粒度分布均匀、结构平整。

图1 电解液喷射沉积法原理图

长沙力元新材料股份有限公司[10]对导电层制备工序进行了改进，在进行化学镀镍之前，进行了除油污、粗化、亲水、敏化、活化等前期处理，使得产品不合格率下降了5%左右，制备的泡沫镍做成的电池容量提高了2.5%，内阻降低1%以上，电池寿命提高了25%。

淮海工学院的陈劲松等人[11]提出了一种泡沫镍制备的新方法—电解液喷射沉积法。其原理是采用很高的电流密度进行电沉积，在高电流密度下，形成多枝杈的枝晶，枝晶相互靠拢、交叉金属沉积层很容易形成疏松、多孔的泡沫组织，逐渐形成了多孔金属结构。与其它方法相比，喷射沉积法没有其它辅助材料的介入。并且研制了一种电解液喷射电沉积装置，见图1。

4 结语

综上所述，电沉积法由于操作简单、设备投资少、产品质量好等优点在泡沫镍制造企业中得到广泛应用。研究者也对该方法进行了不断改进，其目的就是保证泡沫镍的使用性能，降低生产成本，满足各领域对泡沫镍的使用需求。