75PPI 95 % porøsitet nikkelskum for NiMH batteri negativ elektrode

1. Valg av polymerskumsubstrat

Produksjonen begynner med åpen-polyuretanskum som offermal. Polyuretanskum tilbyr en fullstendig sammenkoblet tre-dimensjonal nettverksstruktur med jevn porefordeling. PPI-spesifikasjonen (porer per tomme)-som typisk strekker seg fra 75PPI til 130PPI for batteri-produkter-avgjør endelig skumåpning og overflateareal. Polymerskummet fungerer som den arkitektoniske formen for det metalliske skjelettet som skal bygges rundt.

2. Konduktiv behandling (konduktivisering)

Polyuretanskum er elektrisk isolerende, og krever ledende behandling før metallavsetning. Tre standardmetoder gjelder: strømløs nikkelbelegg, ledende limbelegg eller vakuumavsetning. Elektrofrie nikkelpletteringsbad opererer ved pH 9,0–9,5 og temperatur 45 grader, ved å bruke 30 g/L NiSO₄ som nikkelkilde og 30 g/L NaH₂PO₂ som reduksjonsmiddel, og oppnår avsetningshastigheter på omtrent 40 mg/(cm³·h). Det ledende laget sikrer ensartet strømfordeling under påfølgende elektroavsetning-resistivitet påvirker pletteringsensartetheten direkte, med høyere resistivitet som reduserer strømrampehastighetene.

3. Elektrodeponering (nikkelbelegg)

Det konduktiviserte skummet blir katoden nedsenket i et nikkel-rikt elektrolyttbad, typisk sulfamat- eller sulfat-baserte nikkelbeleggløsninger. Strømtetthet og pletteringstid kontrollerer endelig nikkellagtykkelse. Sulfamatbad opprettholder ledningsevne over 200 mS/cm ved 20 grader. To-pletteringssone-forplettering av 0,5–19 g/m² nikkel, etterfulgt av hovedpletteringssone med elektrolyttstrømreversering ved frekvenser mellom 1 mHz og 0,1 Hz-forbedrer beleggets ensartethet over det tre-dimensjonale underlaget. Avanserte prosesser bruker pulselektrodeavsetning med parametere på 2,0 A/dm² strømtetthet, 1000 Hz frekvens og 1:5 driftssyklus for finkornede, jevne avsetninger.

4. Varmebehandling (fjerning av polymer og sintring)

Den belagte kompositten gjennomgår kontrollert termisk behandling i en kontinuerlig belteovn. Temperaturer når 600 grader –1000 grader i reduserende atmosfærer som ammoniakkspaltningsgass (N₂:H₂-forhold 1:3) eller rent hydrogen. Denne enkelt-sintringen oppnår to mål samtidig: pyrolyse av polyuretanmalen og metallurgisk binding av avsatte nikkelpartikler til en selvbærende struktur. Behandling med reduserende atmosfære forbruker 0,4–1,2 L dekomponeringsgass per gram behandlet nikkel. Rask oppvarming til større enn eller lik 600 grader skaper sprengningsåpninger i nikkellaget, slik at polymernedbrytningsgasser kan unnslippe samtidig som gjenværende karbonforurensning minimeres. Sluttgløding i reduserende atmosfære (800–1000 grader, 30–60 minutter) forvandler sprø som-avsatt nikkel til duktilt materiale som oppfyller forlengelsesspesifikasjonene: langsgående Større enn eller lik 5 %, tverrgående Større enn eller lik 12 %. Kontrollert avkjøling under N₂/H₂-atmosfære fullfører prosessen, og gir kontinuerlig nikkelskum med porøsitet større enn eller lik 95 %, strekkfasthet langsgående Større enn eller lik 1,25 N/mm², og maksimal bredde 930 mm.