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1、干燥干燥：温度控制在：温度控制在110140，维持一定的蒸汽压；任何质，维持一定的蒸汽压；任何质点的加热温度不得超过点的加热温度不得超过180。洗涤洗涤：蒸汽洗涤，温度控制在：蒸汽洗涤，温度控制在7080，不断搅拌。，不断搅拌。再干燥再干燥：喷雾干燥，温度保持在：喷雾干燥，温度保持在80120，得浅绿色球形，得浅绿色球形Ni(OH)2纳米微晶，含水量不大于纳米微晶，含水量不大于6%。 球形球形Ni(OH)2的扫描电镜分析的扫描电镜分析 （a)平板状微晶平板状微晶 （b)纳米微晶纳米微晶3 3、影响高密度球形、影响高密度球形Ni(OH)2电化学性能的因素电化学性能的因素（1 1）化学组成的影响）
2、化学组成的影响 添加剂对镍电极性能的影响为：添加剂对镍电极性能的影响为：v提高镍电极活性物质的利用率；提高镍电极活性物质的利用率；v提高镍电极的放电电位；提高镍电极的放电电位；v抑制镍电极膨胀，提高镍电极的使用寿命；抑制镍电极膨胀，提高镍电极的使用寿命；v改善镍电极在宽温度范围内的充放电性能和大电流改善镍电极在宽温度范围内的充放电性能和大电流充放电能力。充放电能力。 添加剂按载入方式不同可分为添加剂按载入方式不同可分为：化学共沉积法、化学共沉积法、电化学共沉积法、表面沉积法、机械混合法电化学共沉积法、表面沉积法、机械混合法。1）钴的影响钴的影响oCo2+可形成可形成Ni1-xCox(OH)2固
3、溶体；固溶体；o充电过程中充电过程中Co2+可在可在NiOOH表面形成导电性能良表面形成导电性能良好的好的CoOOH，可提高可提高Ni2+/Ni3+反应的可逆性；反应的可逆性；oCo 2+的加入可提高析氧电位与氧化电位之间的差的加入可提高析氧电位与氧化电位之间的差值，抑制电极在充电时氧的析出，使电极充电效值，抑制电极在充电时氧的析出，使电极充电效率提高，率提高，Ni(OH)2的利用率提高，降低电池内压。的利用率提高，降低电池内压。 Co2+的加入量一般为的加入量一般为2%3%。球形球形Ni(OH)2中添加中添加Co2+的作用的作用含含Co和不含和不含Co的镍电极的循环寿命的镍电极的循环寿命2）
4、锌的影响锌的影响添加锌可形成添加锌可形成Ni1-xZnx(OH)2固溶体。固溶体。q可提高镍电极的析氧电位，抑制电极在充电过程可提高镍电极的析氧电位，抑制电极在充电过程中中-NiOOH的生成，减少电极的体积膨胀；的生成，减少电极的体积膨胀；q充电过程中，锌离子的加入可使充电过程中，锌离子的加入可使-Ni(OH)2和和-NiOOH 间的相互转化更加容易，使得镍电极的间的相互转化更加容易，使得镍电极的工作电压平台加长；工作电压平台加长；q可抑制电极膨胀，防止可能造成的电池微短路的可抑制电极膨胀，防止可能造成的电池微短路的发生。发生。3）钙、镁的影响）钙、镁的影响 钙镁过高（钙镁过高（0.02%）会
5、降低）会降低Ni(OH)2的活性，的活性，阻止阻止Ni(OH)2中质子的传递，加速容量和电压中质子的传递，加速容量和电压平台的衰减，影响电池循环寿命。平台的衰减，影响电池循环寿命。4）铁的影响）铁的影响 增加电池的自放电，影响电池的正常使用。增加电池的自放电，影响电池的正常使用。5）硫酸盐、碳酸盐的影响）硫酸盐、碳酸盐的影响 Ni(OH)2中含有少量（中含有少量（0.5%）的硫酸盐不会）的硫酸盐不会危害综合电性能。硫酸盐、碳酸盐含量升高，危害综合电性能。硫酸盐、碳酸盐含量升高，Ni(OH)2的晶体结构发生变化，放电容量降低，的晶体结构发生变化，放电容量降低，电极极化增加。电极极化增加。（2 2
6、）粒径及粒径分布的影响）粒径及粒径分布的影响 化学沉淀晶体生长法制备的球形化学沉淀晶体生长法制备的球形Ni(OH)2的粒径一般在的粒径一般在1um50um之间，其中平均粒径在之间，其中平均粒径在5um12um段的使段的使用频率最高。用频率最高。 粒径小，比表面积大，活性就高。但粒径过小，会降粒径小，比表面积大，活性就高。但粒径过小，会降低松装和振实密度。低松装和振实密度。（3 3）表面状态的影响）表面状态的影响表面光滑、球形度好的表面光滑、球形度好的Ni(OH)2振实密度高，振实密度高，流动性好，但活性差；球形度低、表面粗糙、流动性好，但活性差；球形度低、表面粗糙、孔隙发达的产品振实密度相对较
7、低，流动性孔隙发达的产品振实密度相对较低，流动性差，但活性较高。差，但活性较高。 （4 4）微晶晶粒尺寸及缺陷的影响）微晶晶粒尺寸及缺陷的影响 反应工艺、反应物后处理方法、添加剂的种类及用量反应工艺、反应物后处理方法、添加剂的种类及用量 微晶晶粒大小、微晶晶粒排列状态微晶晶粒大小、微晶晶粒排列状态 晶体内晶体内部缺陷、孔隙、表面形貌部缺陷、孔隙、表面形貌 的差异的差异 Ni(OH)2的电性的电性能。能。 结晶度差、层错率高、微晶晶粒小、微晶排结晶度差、层错率高、微晶晶粒小、微晶排列无序的列无序的Ni(OH)2，活化速度快，放电容量高，活化速度快，放电容量高，循环寿命长，其它电性能也较好。循环寿
8、命长，其它电性能也较好。 4、镍电极的制作、镍电极的制作主要有有烧结式烧结式和和泡沫镍涂浆式泡沫镍涂浆式两大类。特点特点:机械强度高，温度适应性较强，可以高机械强度高，温度适应性较强，可以高倍率放电。倍率放电。氢气氛氢气氛羟甲基羟甲基纤维素纤维素钠钠电解电解浸渍浸渍沉积沉积Ni(OH)2与烧结式电极相比，孔隙率高，可有效填充高密度的球与烧结式电极相比，孔隙率高，可有效填充高密度的球形形Ni(OH)2，使镍电极的容量比体积及电池的能量密度得，使镍电极的容量比体积及电池的能量密度得到显著提高，但其生产成本较高。到显著提高，但其生产成本较高。5、Ni(OH)2正极材料的研究动向正极材料的研究动向1）
9、新型添加剂的研究；）新型添加剂的研究；2）Ni(OH)2表面覆表面覆Co或或Co(OH)2的研究；的研究；3）目前国内外无）目前国内外无-Ni(OH)2实际应用的报道，由于实际应用的报道，由于/ /循循环较环较/ /循环具有更高比能量，电极不易发生形变等循环具有更高比能量，电极不易发生形变等优点，因此制备堆积密度高和稳定性好的优点，因此制备堆积密度高和稳定性好的-Ni(OH)2将是将是一个重要的发展方向。一个重要的发展方向。二、储氢合金负极材料概述二、储氢合金负极材料概述组成：由易生成稳定氢化物的元素组成：由易生成稳定氢化物的元素A（La、Zr、Mg、V、Ti等）与其他元素等）与其他元素B(C
10、r、Mn、Fe、Co、Ni等）组成等）组成的金属间化合物。的金属间化合物。分类分类：AB5型稀土镍系储氢合金、型稀土镍系储氢合金、AB2型型Laves相合金、相合金、AB型型Ti-Ni系合金、系合金、A2B型镁基储氢合金以及型镁基储氢合金以及V基固溶基固溶体型合金等。体型合金等。 用于用于Ni/MH电池负极材料的储氢合金应满足下述条件：电池负极材料的储氢合金应满足下述条件：（1）电化学储氢容量高，在较宽的温度范围不发生太大的）电化学储氢容量高，在较宽的温度范围不发生太大的变化，合金氢化物的平衡氢压适当，对氢的阳极极化具有变化，合金氢化物的平衡氢压适当，对氢的阳极极化具有良好的催化作用；良好的催
11、化作用；（2）在氢的阳极氧化电位范围内，储氢合金具有较强的抗）在氢的阳极氧化电位范围内，储氢合金具有较强的抗阳极氧化能力；阳极氧化能力；（3）在碱性电解质溶液中合金组分的化学性质相对稳定；）在碱性电解质溶液中合金组分的化学性质相对稳定；（4）反复充放电过程中合金不易粉化，制成的电极能保持）反复充放电过程中合金不易粉化，制成的电极能保持形状稳定；形状稳定；（5）合金应有良好的电和热的传导性；）合金应有良好的电和热的传导性；（6）原材料成本低廉。）原材料成本低廉。1、AB5型稀土镍系储氢合金型稀土镍系储氢合金 AB5型储氢合金为型储氢合金为CaCu5型六方结构型六方结构，典型代表为，典型代表为La
12、Ni5合金。合金。 优点优点：具有很高的电化学储氢容量和良好的吸放氢：具有很高的电化学储氢容量和良好的吸放氢动力学特性；动力学特性； 缺点缺点：吸氢后晶胞体积膨胀较大，随放电循环的进：吸氢后晶胞体积膨胀较大，随放电循环的进行，容量迅速衰减行，容量迅速衰减 。 目前研究重点目前研究重点：进一步：进一步调整和优化合金的化学组成调整和优化合金的化学组成、合金的表面改性处理合金的表面改性处理、合金的组织结构优化合金的组织结构优化等方面。等方面。 2、AB2型型Laves相储氢合金相储氢合金 以以ZrMn2为代表。为代表。 AB2型合金的型合金的Laves相属于相属于拓拓扑结构相扑结构相。Laves相有
13、两种，即相有两种，即C15型型（MgCu2型面心立方结构）和型面心立方结构）和C14型型（MgZn2型立方结构）。型立方结构）。 优点优点：储氢容量高、循环寿命长等。：储氢容量高、循环寿命长等。 缺点缺点：存在初期活化困难、高倍率放电性能较差，：存在初期活化困难、高倍率放电性能较差，合金的原材料价格相对偏高等问题。合金的原材料价格相对偏高等问题。3、镁基储氢合金、镁基储氢合金 以以Mg2Ni为代表。为代表。优点优点：储氢量高、资源丰富、价格低廉等。：储氢量高、资源丰富、价格低廉等。缺点缺点：晶态镁基合金为中温型储氢合金，吸放氢动力学性能：晶态镁基合金为中温型储氢合金，吸放氢动力学性能 较差。较
14、差。解决办法解决办法：通过使晶态：通过使晶态Mg-Ni合金非晶化，利用非晶合金表合金非晶化，利用非晶合金表面的高催化活性，可显著改善面的高催化活性，可显著改善Mg基合金吸放氢的热力基合金吸放氢的热力学和动力学性质。学和动力学性质。目前存在的主要问题目前存在的主要问题：Mg在碱液中易受氧化腐蚀，导致合在碱液中易受氧化腐蚀，导致合金电极的容量衰退迅速，循环寿命与实用化的要求尚有金电极的容量衰退迅速，循环寿命与实用化的要求尚有较大距离。较大距离。4、V基固溶体型合金基固溶体型合金V基固溶体合金吸氢后可生成基固溶体合金吸氢后可生成VH和和VH2两种氢化物。两种氢化物。优点优点：具有储氢量大的特点；：具
15、有储氢量大的特点；缺点缺点：V基合金本身不具备电极活性，因而对其电化基合金本身不具备电极活性，因而对其电化学应用很少研究。学应用很少研究。解决办法解决办法：通过在：通过在V基固溶体的晶界上析出电催化活基固溶体的晶界上析出电催化活性良好的性良好的TiNi等第二相后，可使等第二相后，可使V基固溶体合金成基固溶体合金成为一类新型高容量储氢电极材料。为一类新型高容量储氢电极材料。三、三、AB5型混合稀土系储氢电极合金型混合稀土系储氢电极合金1、合金的化学成分与电极性能、合金的化学成分与电极性能（1）合金）合金A侧混合稀土组成的优化侧混合稀土组成的优化 合金化学式的合金化学式的A侧是混合稀土金属，主要由
16、侧是混合稀土金属，主要由La、Ce、Pr、Nd四种稀土元素组成。大体上可分为四种稀土元素组成。大体上可分为富镧混合稀土富镧混合稀土（Ml）和）和富铈混合稀土富铈混合稀土（Mm）两种类型。）两种类型。1）单一稀土和二元混合稀土组成对合金电极性能的影响）单一稀土和二元混合稀土组成对合金电极性能的影响单一稀土元素的影响。在单一稀土元素的影响。在RE(NiCoMnTi)5合金中，当合金中，当RE分别为分别为La、Ce、Pr、Nd单一稀土时，单一稀土时，合金的晶胞体积合金的晶胞体积按按RE=CeNdPrLa的顺序增大的顺序增大（与稀土元素离子（与稀土元素离子半径的变化顺序一致），半径的变化顺序一致），合金的平衡氢压随合金晶胞合金的平衡氢压随合金晶胞体积的增大而降低。体积的增大而降低。 合金的平衡氢压与晶胞体积合金的平衡氢压与晶胞体积合金的充放电循环曲线合金的充放电循环曲线
