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知っておくべき5種類のニッケル電極

2025年7月17日記者: DONGSHENG

ニッケル電極の多様性は、ニッケル材料の優れた導電性と耐食性、および現代の材料技術(ナノ構造設計など)によって実現された性能調整可能性に由来しています。応用範囲は、工業用溶接の高温溶接棒(例:ENiCrMo-3)、先進的なエネルギー貯蔵デバイスのナノコンポジット電極(例:NiSe/CoSe/Ni₃Se₂アレイ)、めっき槽の高純度ニッケル板(例:N4ニッケルカソード板)、マイクロ電子部品の精密ニッケルペースト(例:LX-NJ9020)、環境保護応用における触媒フィルター(光触媒フォームニッケル)まで、ニッケル電極は伝統的な重工業から最先端のハイテク分野に至るほぼすべての重要なアプリケーションシナリオにわたっています。


溶接用ニッケル合金電極


これらのニッケル電極は主に、高温・腐食環境で動作するニッケルベース合金部品の接合や修理に使用されます。一般的な具体的な種類と製品名には、ENiCrMo-3ニッケル合金溶接棒(一般的にニッケル-クロム-モリブデン合金溶接棒と呼ばれる)があり、動作電流範囲は50~150アンペア、最大540℃の温度に耐えることができます。ハステロイなどの材料の溶接に特に適しており、安定したアーク性能と優れた耐割れ性を備えています。さらに、ENiCrFe-0電極、ENiCrFe-2電極、ENiCrMo-5電極などのシリーズ製品があり、これらはさまざまなニッケル合金(インコネル合金など)向けに設計されており、高温高圧環境での特定の溶接要件を満たします。


エネルギー貯蔵・バッテリー用ニッケル電極


リチウムイオン電池やスーパーキャパシタなどの高度なエネルギー貯蔵デバイスでは、ニッケルはその優れた導電性と構造設計の柔軟性から広く使用されています。これらのニッケル電極にはさまざまな形態があり、製品名は通常その構造的特徴を表しています。例えば、Ni/多孔質-Ni/V₂O₅ナノコンポジットカソードは、バインダーなしで多孔質ニッケル集電体と五酸化バナジウムナノシートを組み合わせ、リチウムイオンの拡散効率を大幅に向上させます。0.2Cレートで100サイクル後、その容量保持率は90%を超えます。別の例はグラジオラス形状のNiSe/CoSe/Ni₃Se₂ナノコンポジットアレイニッケル電極で、そのユニークな一次元ナノワイヤーと二次元ナノシートの複合構造により、優れた比容量(電流密度0.5 A/gで最大1666 F/g)を発揮し、高性能スーパーキャパシタの理想的な選択肢となっています。さらに、三次元多孔質ニッケルフォームは基本的で重要な製品であり、孔隙率が最大80%、密度は約0.25 g/cm³で、優れた導電性と大きな比表面積を兼ね備えています。電池の集電体や触媒反応の担体基板として広く使用されています。


めっき・電気分解用ニッケル電極材料


めっき産業電気分解プロセスでは、ニッケルは一般的に陽極または陰極材料として使用されます。代表的な製品には、電着酸化着色ニッケル陰極板があり、具体的な材料としてはN4ニッケル板、N6ニッケル板、またはNi201ニッケル板などがあります。これらの高純度(>99.9%)冷間圧延ニッケル板は、優れた耐電解腐食性を示します。一般的な仕様には、厚さ3.0 mm、幅150 mm、長さ6750 mmが含まれ、アルミニウムプロファイルの電着着色プロセス向けに特別に設計されています。研究所や小規模試験に使用される別のタイプは、ハステロイ試験用ニッケル陽極で、通常は純ニッケル製の電気分解ニッケル陽極ブロック(寸法例:60×70×3–5 mm)として製造され、めっきプロセスパラメータの最適化に使用されます。


MLCC(積層セラミックコンデンサ)用ニッケル電極


電子部品分野では、ニッケル粉末はMLCCのニッケル電極を製造するための重要な材料です。その主な製品形態はニッケル電極ペーストで、例えばMLCCニッケル電極ペーストモデルLX-NJ9020などです。このペーストには約56±1%の固形分が含まれ、ニッケル粉末粒子サイズは約600ナノメートルで、1250±150℃の範囲の焼成温度向けに設計されており、X7R/X5Rなどの誘電体材料を使用するコンデンサに適しています。より小型(0402以下など)で高容量のMLCCの需要を満たすために、ナノサイズの超微細ニッケル粉末(粒子サイズは1~100ナノメートルでカスタマイズ可能)が使用されます。このタイプのニッケル粉末は通常、物理気相成長法によって製造され、化学リガンド汚染がなく、小型コンデンサで高容量密度を実現するためのコア材料として機能します。


ろ過・触媒機能ニッケル電極


ニッケルの多孔質構造は、ろ過や触媒機能にも利用されます。代表的な製品は光触媒フォームニッケルフィルターで、三次元フォームニッケルを基材とし、その表面にナノスケールのチタン二酸化物(TiO₂)光触媒層をコーティングしています。紫外線下で、この複合材料は空気中の汚染物質(ホルムアルデヒドなど)を効果的に分解でき、空気清浄機や空調システムの三次元フォームニッケル光触媒フィルターとして使用するのに適しており、自己再生型の空気浄化機能を実現します。