电极的设计与制造方法
放电加工中的电极形状设计
放电加工中的电极形状设计放电加工，简称EDM（Electric Discharge Machining）是一种利用电火花冲击零件材料的加工方法，可加工各种导电材料、形状较复杂的零件以及硬度较高的材料。
在放电加工中，电极是不可或缺的加工工具，其形状设计对加工精度、效率及工艺稳定性等方面均具有重要影响。
不同形状的电极在放电加工时具有不同的特点和优势。
下面将主要探讨若干种常见的电极形状设计，分别是点电极、线电极和针电极，并分析它们在放电加工中的表现。
1. 点电极点电极在放电加工中的应用十分广泛，工作原理是以电极上的一点与工件表面产生电火花，破坏工件表面形成几何形状，从而达到加工效果。
点电极的特点是容易制造，加工简单，且能够加工出形状精度较高的微小孔洞和细小角度。
另外，点电极也具有较高的加工效率，但是相比其他形状的电极，其加工的表面质量较差。
2. 线电极线电极是指将导电材料加工成一定的线形，作为电极在放电加工时进行加工。
线电极的优点在于，加工出来的槽形表面质量较好，且能够加工出形状较实用的切槽与工件表面形成印痕。
线电极可以加工出形状较长的工件，因此在工业生产中应用较广泛，例如模具、挡板、刀具等。
3. 针电极针电极是电极形状中最常用的一种，其特点是可以加工出微小的凹陷形状并且工作效率很高，有很好的精度和表面处理。
针电极可以加工出形状较小的工件，并且能够刻有更复杂的图案。
在针电极的加工中，衡量其优劣的关键关注点是电极结构的几何形状、表面条件和导电材料的品质。
如何精心选择和设置针电极的形状是放电加工中的重中之重。
为达到持久的放电效果，我们在制作针电极时，可将精度设定到极其细微，减少电极与工件表面热氧化形成的尖点，并且可以加入精密矩阵使其能够更加牢固。
在使用针电极时，我们通常需要对其进行修切，调整其发出的电火花大小，并注入油或冷却液使其保持冷却，保证其在高负载时的持久性能。
总结在放电加工中，电极形状的合理设计和选择对于加工效率和加工精度至关重要。
塑料外壳模具铜电极的设计与数控加工
因为模 具设 计 若 条 件许 可 ， 可设 计 加 工 两个 铜 电 计铜电极 ，设计铜 电极 时要将此缺 口的曲面修补好 。 极， 粗加 工 电极 （ 电间隙 一 ． 放 ０２ ｍｍ）精加 工 电极 （ 电 型腔 台 阶孔 的碰 穿 面 已加工 好 ， 以在 铜 电极上 将 此 ， 放 所
标 原 点 重 合 ， 铜 电 极 曲 面 顶 部 的 ｚ方 向 尺 寸 为 底 面进 行 精加 工 。加 工 余 量 ００ ｍ。把加 工 深度设 置 ．ｍ
００ ． ｍｍ。绘 制 图 ２中 Ｃ ａ ｌ作 为 ＸＹ方 向 的 分 中 面 ， 得 很 小 ，挖槽 刀 路就 只在 一 个 平 面上 产生 切 削刀 路 ， ｈｉ ｎ 其 Ｚ方 向尺 寸 为 １ ． ２０ ｍｍ。铜 电极 曲面 外 形 精 加 工 这 种方 法 常 常用 来 进行 复 杂 外形 平 面 的精加 工 。
东 莞 理 工 学 校 （ 东 东 莞 ５ ３ ０ ） 广 ２ ０ ０ 吴光明
【 要】 摘 以一 塑料 外 壳注射模 铜公 的设 计和数 控加 工为例 ， 为详 尽 地讲 述 了运 用 Ｃ ＤＣ Ｍ 较 Ａ ／Ａ
软件 进行 塑料模 具铜 电极设 计 和数控 加 工的工 艺和 步骤 。
（ ） 取 ￣ｌ ｍｍ平 底 白钢 刀 ， ２ 外形 加 工 刀 ９选 ｂ２ 用 Ｄ
型 腔 铜 电极ห้องสมุดไป่ตู้曲 面较 为 复 杂 ，曲 面 间 圆角 过 渡 圆 量 都 为 ００ ． ｍｍ。
滑， 圆弧 半 径 较小 ， 小 圆 弧 半 径 是 Ｒ ． 最 ０５ ｍｍ， 工 时 加
要采取合适 的数控工艺 。铜 电极 的 曲面为左 右对称 ， 路 对 定 模铜 电极 上 的大 台 阶 孔进 行 精加 工 。ＸＹ方 向 精加 工 时要 将定 模 型腔 面分 成 两 块 ， 意 变 换 加 工 角 的加 工余 量 为 一 ．ｍ Ｚ方 向的加 工 余量 为 ０ ｍ 注 ０１ ｍ， ． ｍ。 ０ 度来保 证 加 工质 量 。型腔 铜 电极 中间 的 台 阶孔碰 穿 部 （０ 选 取 ￣ｌｍｍ 合 金 球 头 刀 ， 曲面 精 加 工 平 １） ｂ０ 用 位是 加 工 的难 点 ， 保证 台 阶 孔周 围 的加 工 表 面光 洁 行 铣 削 刀路 对 定 模铜 电极 的 右半 部 精加 工 。 工余 量 为 加
基于NX三维软件电极设计方法
基于NX三维软件电极设计方法自电火花加工在工业生产中应用以来﹐首先获得大量使用的就是模具制造行业。
近来﹐随著模具要求的提高﹐模具材料愈来愈多地使用超硬合金﹐电火花加工得到了更为广泛的应用，因此电极设计成为模具制造工艺过程中的重要工作内容之一。
如何快速、高效进行电极设计促使设计人员不断尝试采用各种不同的电极设计，采用各种不同的电极设计外挂。
目前大多数电极设计人员在使用电极设计外挂，而忽略了一些软件自带的拆电极、自动出火花数的功能，下面结合自己基于UG NX电极设计教学的实际情况，介绍一些利用UG自带的设计电极的功能来设计电极的方法，与大家一起讨论、学习，以便在工作中得到应用。
1、基于ＵＧＮＸ三维软件电极设计方法基于ＵＧＮＸ三维软件进行电极设计方法概括起来二大类：手动拆电极、自动拆电极。
下面以电流线圈架型芯镶块电极设计为例分别介绍。
图1 电流线圈骨架零件图1.1 手动拆电极ＵＧ手动拆电极常用工具条：【特征】、【同步建模】、【注塑模工具】等，常用命令如下：抽取面、替换面、偏置面、拉伸体、创建方块、分割体、修剪体、求和、求差等命令。
点击【抽取体】，在“抽取体”对话框选择“类型-面”，抽取图3需电火花加工区域面，再通过创建“有界平面”→“缝合”完成电极头设计，如图4所示。
通过同步建模工具条中“移动面”或“拉出面”、“偏置区域”将图4上平面向上移动5mm，完成EDM 冲水位高度的设计。
再通过“创建方块”或“绘草图→拉伸”等完成EDM基准板设计（注：基准板厚度取10mm，基准板中心与镶块加工中心距离为整数，取12mm）。
创建EDM基准角（注：电极基准角应与加工基准角一致），大小为4×4，完成电极设计，如图5所示。
图2 电流线圈骨架三维图图3 电流线圈骨架动模镶块图4 电极头图5 电极1.2 利用UG Mold Wizard 工具条中命令设计电极UG模具设计向导中电极设计有两种方法：1)标准件电极, 2)自定义电极。
模具电极设计
模具电极设计
模具电极设计是电火花加工（EDM）中的关键步骤，其目的是确保高效率、高精度和良好表面质量的电极制造。
设计模具电极时需要考虑以下因素：
1. 材料选择：电极材料需要具有良好的导电性、足够的硬度和强度、以及良好的热稳定性。
常用的电极材料包括铜合金、铍铜合金、石墨和铜钨合金等。
2. 电极形状与尺寸：电极的形状和尺寸应与最终产品的模具形状相匹配。
需要精确计算电极的几何尺寸，以保证加工出的模具能够达到所需的精度和公差。
3. 电极加工：电极加工应采用高精度数控机床进行，以确保电极形状、尺寸和位置的精确度。
对于复杂形状的电极，可能需要采用电火花加工或线切割加工等特殊工艺。
4. 电极冷却与排屑：电火花加工过程中会产生大量热量，因此需要设计有效的冷却系统来降低电极温度，防止热损伤。
同时，还需要考虑排屑问题，确保加工过程中产生的碎屑能够及时清除。
5. 电极刚性与支撑：电极需要足够的刚性来抵抗加工过程中的振动和变形。
因此，在设计电极时需要考虑其支撑方式和结构强度。
6. 电极寿命：电极的寿命直接影响到电火花加工的效率和成本。
因此，在设计电极时需要考虑其耐磨性、抗疲劳性和可修复性。
7. 电极与工件的相对运动：电火花加工过程中，电极与工件之间的相对运动方式（如垂直运动、旋转运动等）也会影响加工效果。
因此，在设计电极时需要考虑其与工件的相对运动方式。
总之，模具电极设计是一个复杂而精细的工作，需要综合考虑多个因素，以确保最终制造出的模具能够满足产品质量和生产效率的要求。
压电陶瓷翻边电极的工艺方法_概述及解释说明
压电陶瓷翻边电极的工艺方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述压电陶瓷是一种具有压电效应的材料，当施加外力或电场时能产生电荷分布的变化，从而导致形变或振动。
压电陶瓷广泛应用于传感器、换能器、滤波器等领域。
翻边电极是在压电陶瓷表面涂覆的导电层，用于实现对陶瓷材料的激励和信号收集。
1.2 文章结构本文将首先介绍压电陶瓷以及翻边电极的作用和意义。
然后，详细探讨两种常见的工艺方法：胶浆法和激光刻蚀法，并对它们进行分类和特点分析。
在每个工艺方法中，我们将介绍配方、制备过程、步骤、注意事项以及优缺点等内容。
最后，我们将对这两种工艺方法进行比较并展望未来的发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面了解并介绍压电陶瓷翻边电极的工艺方法，为相关领域的科学家、工程师和学者提供参考。
通过对胶浆法和激光刻蚀法的详细讲解，读者可以了解它们的原理、步骤、特点以及应用前景。
同时，本文还将探讨工艺方法的选择与比较，并展望压电陶瓷翻边电极工艺方法的发展趋势。
这些内容有助于促进该领域相关技术的进一步发展和创新。
2. 压电陶瓷翻边电极的工艺方法2.1 压电陶瓷介绍压电陶瓷是一种能够在外部施加压力或电场时发生形变或产生电荷的材料。
它具有优异的压电效应和介电性能，在许多领域中得到广泛应用，如传感器、致动器、滤波器等。
2.2 翻边电极的作用与意义在制备压电陶瓷元件过程中，为了获得更好的性能和可靠性，通常需要添加翻边电极。
翻边电极是连接外部引线和压电陶瓷之间的桥梁，起到导电和分布均匀场强的作用。
正确选择和设计合适的翻边电极对于提升压电陶瓷元件的性能至关重要。
2.3 工艺方法的分类及特点目前，常用的两种压电陶瓷翻边电极工艺方法主要包括胶浆法和激光刻蚀法。
胶浆法是一种传统工艺方法，在制备过程中需要将导电胶浆涂覆在压电陶瓷表面，然后通过特定的加热和干燥过程形成电极。
该方法工艺相对简单、成本较低，但存在胶浆粘附不牢固、容易产生气孔或裂纹等问题。
激光刻蚀法采用激光束直接照射压电陶瓷表面，从而使局部区域去除材料形成电极。
一种cvd下部电极结构的制作方法
CVD（化学气相沉积）下部电极结构是用于制造电子设备的重要部件之一。
它具有优异的电性能、高稳定性和长寿命等特点，因此被广泛应用于电力、通信、航空航天等领域。
本文将介绍一种CVD下部电极结构的制作方法，包括材料选择、结构设计、制备工艺和性能检测等方面。
一、材料选择CVD下部电极结构需要具备高导电性、高稳定性、耐高温性和抗腐蚀性等特点。
因此，我们选择钛合金作为基体材料，因为它具有优异的综合性能和较低的密度，同时具备良好的加工性能和高温强度。
此外，我们还需要选择合适的CVD 材料，如硅烷、甲烷等，以便在基体上沉积出高性能的电导膜。
二、结构设计CVD下部电极结构的设计需要考虑以下几点：1. 结构稳定性：电极结构应该具有一定的刚度和稳定性，以确保在高温环境下保持稳定。
2. 热膨胀系数：电极结构应该与基体材料的热膨胀系数相匹配，以避免因温度变化而产生的热应力。
3. 表面光洁度：电极表面应该具有高光洁度，以便在沉积过程中获得更好的薄膜质量。
4. 尺寸精度：电极结构的尺寸精度应该满足设计要求，以确保在装配过程中不会出现误差。
根据以上要求，我们设计了一种下部电极结构，包括基体、支撑结构和电导膜三部分。
基体采用钛合金材料，支撑结构采用金属材料，电导膜采用CVD方法在支撑结构上沉积而成。
三、制备工艺1. 基体加工：根据设计要求，对钛合金基体进行加工，确保尺寸精度和表面光洁度。
2. 支撑结构制备：采用金属材料制备支撑结构，并对其进行表面处理，以提高与电导膜的附着力。
3. CVD沉积：在支撑结构上采用CVD方法沉积电导膜，控制沉积厚度和成分，以确保电导膜的高性能。
4. 后期处理：对下部电极结构进行后处理，如打磨、清洗等，以提高其整体性能。
四、性能检测对制作完成的CVD下部电极结构进行性能检测，包括电导率测试、耐温性测试、抗腐蚀性测试等。
根据测试结果对制作工艺进行优化和改进，以提高下部电极结构的性能和质量。
塑料夹子模具铜电极的设计与数控加工
行加工 的，无需绘制铜 电极 曲面以下的部位。因为前模 铜 电极 的图形是从前模 ３ Ｄ图复制而来 的 ，图形坐标原 点 和前模 的 ３ Ｄ图的坐标原点是重合的。 铜 电极 曲 面
顶部 的 ｚ方 向尺 寸 为 １３７ ｍ。 ．０ ｒ ａ
绘制 图 ２中链 条 槽 ２作 为 Ｘ Ｙ方
向 的分 中面 ，其 Ｚ方 向尺 寸 为 ｚ
一
置和高度值 。对外形 不规则 的铜电极 ，需在 底部外 围加
工出用 于确定铜电极 中心 位置 的垂 直基 准面 ，此为分 中 面。在铜 电极上加工出用于确 定深 度的水平基准面 ，称 为校表面。若铜电极的表面有 面积较大的平面 ，也可作
．．．．．． ．．． —— ．
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
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参磊 工冷 工 加
。 ｊ
＆ ｌ 具 模
的紫铜毛坯 ，用 台钳装夹在数控机床 的工作 台上进行 加 工。紫铜材料较软 ，易 于加 工 ，使 用锋 利 的高速 钢刀 ，
一
０ １ｌ 。图 ２所示 为设 计好 的前模铜 电极 的 ３ ．ｎ ｍ） Ｄ图。
因铜材较贵 ，为节 约 成本 ，尽 量减 少 铜 电 极 的高
由于数控加工时，刀路是沿着 ｚ方向的最大投影外形进
度。数控加工前 ，先用 锯床锯 出 １８ ｍ× ５ ｍ× ０ ｍ ０ｒ ４ｍ ４ｒ ａ ａ
4米梯度电极制作方法
4米梯度电极制作方法
制作4米梯度电极的过程可能比较复杂，以下是一种可能的方法：
1. 设计电极形状和尺寸：根据所需梯度电极的长度、直径和形状，使用CAD软件或手工绘图设计电极图纸。
2. 选择材料：选择适合电镀和机械强度的材料，如不锈钢、铜等。
根据设计图纸切割材料，确保切割精度。
3. 电镀：在电极表面电镀一层金属，如镍、铜等，以增加导电性和耐腐蚀性。
4. 焊接：将电极两端焊接导线，确保焊接牢固。
5. 加工梯度：根据所需梯度，使用机械加工或激光加工等方法在电极表面形成梯度。
6. 抛光和清洗：使用抛光机抛光电极表面，去除毛刺和杂质，并进行清洗。
7. 测试和验收：进行电气测试和机械性能测试，确保电极符合要求。
以上是一种可能的制作方法，具体操作可能因材料、设备和工艺而有所不同。
建议根据实际情况进行调整和改进。
同时，制作过程中需要注意安全，遵守相关规定和标准。
模具电极加工原理
模具电极加工原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠模具电极加工原理这事儿。
你可能会想，这模具电极加工是啥神秘玩意儿呢？其实啊，没那么复杂，就像厨师做菜，得有个菜谱，有食材，还得有烹饪工具，模具电极加工也有它自己的一套“配方”和“工具”。
我有个朋友叫老王，他就在一家模具厂工作。
有次我去他厂里参观，那真是让我大开眼界。
我看到那些模具电极，就好奇地问老王：“这些小玩意儿是咋做出来的呢？”老王就笑着跟我讲起来了。
模具电极加工啊，首先得有设计图。
这设计图就像建筑的蓝图一样重要。
设计师们会根据模具的形状、尺寸还有精度要求等，精心绘制出电极的设计图。
这就好比是厨师根据顾客的口味要求写菜谱一样，容不得半点马虎。
要是设计图出了错，那后面做出来的电极就可能是个“残次品”，整个模具的质量也会大打折扣。
我当时就想，这设计师的责任可真重大啊！有了设计图之后呢，就要开始选材料了。
这材料就像是做菜的食材，得精心挑选。
一般来说，像铜啊、石墨啊这些材料是比较常用的。
为啥呢？因为它们导电性好啊。
你想啊，如果材料导电性不好，就像电线里面的铜丝换成了木头，那电流还能顺利通过吗？肯定不行啊！老王告诉我，不同的模具要求可能会选用不同的材料。
这就跟不同的菜需要不同的食材一样，做红烧肉你得用猪肉，做鱼香肉丝你得用猪肉和木耳、胡萝卜等配菜。
选好材料之后，就进入加工环节了。
这里面的加工方法可不少呢。
其中一种常见的就是电火花加工。
这电火花加工啊，就像是一场微观世界里的“闪电战”。
电极和工件之间会产生脉冲性的火花放电，利用放电时产生的瞬间高温来熔化和气化掉工件材料。
我当时就觉得很神奇，这么小的火花竟然有这么大的威力。
我就问老王：“这火花的温度得有多高啊？”老王说：“那温度可高了，能达到好几千摄氏度呢！就像太阳表面一样炽热。
”我听了真是惊掉了下巴。
在这个加工过程中，加工设备的精度可是非常关键的。
这就好比厨师做菜的火候，火候掌握不好，菜就不好吃。
加工设备要是精度不够，那做出来的电极尺寸就不对，形状也可能走样。
电火花加工工艺及实例
电火花加工工艺及实例引言电火花加工作为一种非传统加工技术，具有精度高、加工复杂曲面的能力，在现代制造业中得到了广泛应用。
本文将介绍电火花加工的工艺流程及其在实际生产中的实例应用。
电火花加工工艺流程电火花加工是利用电火花放电的原理进行的加工技术，其工艺流程如下：1.工件准备：首先需要准备待加工的工件，通常是金属材料，如钢、铝等。
工件表面必须平整，并且可以导电，以便于电火花放电加工。
2.电极设计与制造：电火花加工过程中需要使用两个电极，分别称为工件电极和电极，电极通常由铜制成，确保良好的导电性能和稳定性。
电极的设计要根据加工工件的形状和要求进行，以保证加工过程中的稳定性和精度。
3.放电参数设置：放电参数包括放电电压、脉冲宽度、放电频率等。
设置合适的放电参数可以控制放电的强度和持续时间，从而达到更精准的加工效果。
4.工艺调试与预烧：在正式加工之前，需要进行工艺调试与预烧。
通过在工件表面进行几次放电，以检查放电效果和确定加工参数是否合适。
5.正式加工：经过调试和预烧后，开始正式的电火花加工过程。
根据设计好的电极和工艺参数进行放电，通过电火花的放电过程，在工件表面形成微小的坑槽，从而实现加工目标。
6.清洗与检查：加工完成后，需要对工件进行清洗和检查。
清洗可以去除加工过程中产生的碳化物和残留物，检查可以验证加工效果和质量是否符合要求。
电火花加工实例应用实例一：航空发动机叶片加工航空发动机叶片是一种复杂的曲面结构，传统加工方法很难达到其要求的精度和表面质量。
而电火花加工可以通过控制放电参数和设计合适的电极，精确地加工出发动机叶片上的孔洞和槽口，从而实现高精度的加工效果。
实例二：模具加工模具是工业制造中常用的工具，其加工精度对产品质量和制造成本都有很大影响。
电火花加工可以实现对模具精细部件的加工，如模具的芯、模和复杂的三维曲面结构。
通过电火花加工，可以精确地控制加工深度和形状，提高模具的加工精度和表面质量。
实例三：微机电系统（MEMS）加工微机电系统是一种集成各种微小机电元件的系统，具有广泛的应用前景。
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Ultro-thin Pt薄膜
物理气相沉积
100 nm
电活性材料合成总结
总的来说，电极活性材料的方法非 常多，在合成某一确定电极材料时， 首先需要从电池的需要入手，了解 其必须具备的几何形貌，尺寸，性 能指标等，再针对性地选择具体的 方法合成
2. 电极的种类和制备工艺 种类： 按照电极结构和功能来分，主要包括三种， 即片状电极，两相多孔电极以及气体扩散 电极 上述电极的电化学和结构特征在上一次课 已经做了详细的介绍，这里我们主要是介 绍制备的工艺 首先，这几类电极在形貌上有一个基本接 近的特点就是厚度薄，极片面积大，即有 利于润湿，气体扩散以及利于离子传输
电活性物质的各项参数的要求
磷酸铁锂的制备方法，统计起来，有108种 之多，但主要有固相法和液相法之分。目 前，工业上比较成熟的制备方法以固相烧 结为基础，通过调配原材料、烧结温度、 烧结次数等内容，来制备铁锂
电化学性能优越 a.每循环一周期容量均匀衰减﹤0.05% 500圈，衰减小于20% b.首次放电比容量﹥135mAh/g c. 首次库伦效率﹥85% （一般要做到92-95%）
碳化鸡蛋壳内膜的制备过程
1M HCl Eggshell membranse (1) Covered on GC (2) Dired at RT
(3) carbonized, 800 ℃
2h in agron, 100mL/min, heating rate: 1 ℃/min
(5) 2M HCl 15h (6) Washed by MilliQ water
电极在电池中的比例
提高电极的组分，是是 为了最大限度提高单位 体积和单位质量上的输 出能量！
宏观因素的确定
•
电极活性物质的选择：a 组成电池的电动势高，电极 材料有长且平坦的电位平台；改性石墨 b 活性物质具有充分的电 化学活性，能自发进行反应的能力越强，越好；c 质量 比容量和体积比容量大；d, 在电解液中化学以及电化 学稳定性高；e 具有好的电子导电性；f 来源广泛，价 格便宜；g 环境友好，无污染或污染低
Ni foam (NH2)2CO (precipitant) precursors
+
+ +
CoCl2.6H2O
50 mL polypropylene (聚 丙烯）container Sealed and heated 50,70, 90 degree 12 h
Pink precipitate Washed and dried at room temperature Dried product
巧夺天工，非常复合两相多孔电极的要求！
碳化鸡蛋壳内膜作为高比表面超级电容器电极材料
297 F/g 120 F/g
电化学性能优异，比容 量高，倍率性能出色， 大大优于目前使用的活 性炭材料
0.2 A/g
2 4
0.5 A/g
H SO 340 F/g 250 F/g 目前这个材料已经有应用的意向，我们所在的加 KOH 297 F/g 264 F/g 拿大Alberta省养鸡场很想利用这个项目，来处 理大量蛋加工后的鸡蛋壳，这种材料非常廉价， 还很有可能拿到政府的环保方面的补贴
微观因素的优化步骤
1. 电极活性物质的合成控制 ——基础 电活性物种的颗粒度，几何形貌，比表面积，表 面改性或表面包覆主要是通过恰当的合成方法来 实现，例如化学方法合成 （颗粒一般较大，但 产量大）；水热合成，气相沉积 （包括物理和 化学），凝胶-溶胶，固相法等（可制备纳米级 颗粒以及高比表面材料）
电极是电池各组成部分中最核心的部件，其性能决定了电 池的工作电压，工作电流，容量，能量和循环寿命等性能。
电极的设计和加工是为整Байду номын сангаас电池服务
电极的设计应体现从宏观到微观，宏观和微观结合 的原则
宏观上来说，电极的材料可以决定电池的整体容量， 工作电压和输出能量，因此需要针对电池的需要来 确定电极中材料的种类，质量和组成 自上而下地 确定 （Top-down） 微观上说，电极的内部结构的合理性是实现上述参 数的保证，这就与制造工艺密切相关 自下而上地决定（bottom-up)
(4) Purified in 20% KOH at 70 ℃
活化后的碳化 鸡蛋壳内膜 activated CESM
activated, 300 ℃ in air 2h in agron, heating rate: 10 ℃/min
碳化鸡蛋壳内膜 carbonized eggshell membranse (CESM)
循环性能非常优异， 10000次循环后几乎无 衰减
最近有报道已推出4000万 像素，每张照片约为10Mb,
100亿像素，视频摄像机，而 非静态的照相机, 瞬间采集流量 约为100*10/0.4=2500 Mb=2.44G, 其数据采集，传输 和处理的能力是惊人的！ 我目前使用的笔记本，拷贝2.5G的数据大约需要2-5 分钟。
赝电容超级电容器
赝电容的主要机理 是通过活性物质的 表面电化学反应， 并将产生的电荷储 存于电极表面，从 而实现储能的目的， 其与普通电化学反 应最大的区别在于 普通电化学反应中， 电极仅仅作为一个 界面，只能传递电 荷，而无法实现储 存电荷的作用
Co3O4 Nanostructures synthesis
•
电极非活性物质的组成，主要是为了改善活性物质之 间的电接触性能，提高活性物质的利用率并延长电池 石墨烯 的使用寿命，如在活性物质中加入一定的添加剂，导 电剂以及粘结剂等
2.5 2.0 1.5
3.0
•
合适集流体的选择，在化学体系中性质稳定，不参加 电化学反应（惰性）或反应极其微弱，例如锂离子电 池中正极使用的铝箔以及负极使用的铜箔等
化学还原法 直接从H2PtCl6 （氯铂酸） 在30nm-50nm 直径的碳 微球表面还原得到1-5 nm 的铂颗粒，两者之间结合 因此协同电子效应连接非 常紧密，且铂在最大程度 上得到分散，比表面高达 200m2/g以上
400 nm
溅射NbO2 5.9 μg/cm2 几何厚度2nm 溅射Pt Pt(0.03 mg/cm2) 几何厚度5 nm
例如钴酸锂 用于锂离子电池正极 1、外观要求: 灰玄色粉末, 无结块 （宏观外观） 2、X射线衍射: 对照JCDS标准( 16-427，标准比对卡号) , 无杂 相存在 3、化学成分与物化性能指标: （要求纯度高，金属杂质极低） 镍 Ni 0.05% max (wt%) 锰 Mn 0.01% max (wt%) 铁 Fe 0.02% max (wt%) 钙 Ca 0.03% max (wt%) 钠 Na 0.01% max (wt%) 酸碱性 PH 9.5-11.5 含水量 Moisture (wt%) <0.05 比表面积( m2/g) BET surface Area (m2/g) 0.2-0.6 振实密度 (g/cm3) Tap Density (g/cm3) 1.7-2.9 粒径大小-D50 (μm) PSD- D50 (μm) 5-12 -D10 (μm) PSD- D10 (μm) 1-5 -D90 (μm) PSD-D90 (μm) 12-25
Co(NO3)2.6H2O
Black Co3O4 nanostructures on Ni foam
Milli-Q H2O
Annealed at 300
degree 4h
1. 表面面积大 2. 结构薄 3. 充分与电解液 接触，因此容 量可以做到 1000 F/g以上
在燃料电池阴极反应中，主要是氧气被还原得到水的 过程，工业上催化剂一般是铂材料，由于氧还原反应 必须发生在固液界面上，因此要求铂高度分散，而且 利用率高（因为铂非常昂贵）因此，人们发展了很多 制备铂催化剂的方法
3. 计算电池正，负极活性物质的用量
每通过IA.h的电量，在阴极上 析出的物质的 克数。 对锂离子电池等来说，可以理解为理论比容 量的倒数
(-)Zn︱KOH(NaOH)︱AgO(Ag2O)(+)
（3）活性物质利用率的确定
经验值
4. 正，负极厚度的确定
网格面积
一般情况下，电极物质都是混合物，包含电活性物质，粘 结剂和导电剂。此时，物质密度按照混合密度计算
（1）片状电极，片状电极一般由金属片或 板直接制成，由于电极自身就作为活性物 种参加电化学反应，因此不需要非活性物 质，粘结剂等，例如在锌-锰干电池中，以 锌饼冲成圆筒做负极，再入在锂电池中直 接使用金属锂片做负极 （-）Zn ︱KOH ︱MnO2 （+）
（2） 两相多孔电极 两相多孔电极应用广泛，因为电极多孔，真实 比表面大，电化学极化和浓差极化小，不易钝化， 电极反应在固液界面上进行 根据电极的成型方法，常用的两相多孔电极可以 分为以下几种： a 管（盒）式电极，主要是将配制好的电极材料 加入到表面有微孔的管或盒中，如铅酸电池正极 是将活性物质铅粉装入到玻璃丝管或者涤纶编制 管中，并在管中插入汇流导电体。镍镉电池是装 入极板盒式的，此类电极的特点是不易掉粉，电 池寿命长
b. 压成式电极，主要是将配制好的电极材料放入 模具中加压而成，电池中间放入导电骨架，如镍 氢电池发泡镍干粉压成正极，铜网干粉压成负极 等
c. 涂膏式电极，主要将电极材料用电解液调成膏 状，涂敷在导电骨架上，如锌-氧化银电池的负 极
1.0 0.5 0.0 0 200 400 600 800
微观因素的优化
电极活性物质的合成控制：电活性物种的颗粒度，几何 形貌，比表面积，表面改性或表面包覆对电池的内阻， 充放电倍率都有显著的影响，应通过恰当的合成工艺， 对这些因素加以控制。 电极非活性物质的加入优化，通过合理的搅浆工艺，对 非活性物质有效分散，粘结剂的加入量对电极结构的稳 定性非常重要，导电剂的加入可以与粘结剂共同构成稳 定的导电网络，同时粘结剂和导电剂的加入量也将决定 电极的孔隙率，孔径，深宽比，曲折系数等，决定电极 材料的利用率，电极的极化状况和工作性能 集流体的微观结构，集流体厚度，几何形貌以及与活性 材料之间的结合力将影响电池的尺寸，内阻，倍率