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镍氢电池正极材料氢氧化镍的制备及电化学性能

作　者: 张林森
导　师: 韩恩山
学　校: 河北工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 镍电极 氢氧化镍 制备 振实密度 循环伏安测试
分类号: O614
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


本文对泡沫式和纤维式Ni/MH电池正极材料氢氧化镍的制备、结构及性能进行了研究，在此基础上对氢氧化镍的制备工艺条件、物理和电化学性能这几者之间的关系进行了探讨。 论文采用络合沉淀法的二种不同氨水的加料方式制备球形氢氧化镍，系统研究了反应pH值、氨水量、反应时间及反应温度等主要工艺条件对Ni（OH）2结晶过程和性能的影响。两种加料方式得到Ni（OH）2的样品振实密度≥2.0g/cm3、活性≥220mAh/g。并流加料方式的优化工艺条件为pH=11.0；n（NH3）/n(Ni2+)=7．3：1；反应温度控制在40～70℃；反应时间为12h；混合加料方式的优化工艺条件为pH=11.5；反应温度在60～65℃；反应时间为12h；V（NH3）/V（NaOH）=0.3。 以添加剂的形式在电解液中加入F-、CI-、Br-、CO32-、SO42-、PO43-和NO3-，通过恒电流充放电和循环伏安测试技术，考察它们对Ni（OH）2正极性能的影响。电解液中添加适量的Cl-、Br-、SO42-、PO43-能大幅度提高镍电极的还原电位，从而可提高镍电极的放电性能和可逆性；SO42-、NO3-的加入使还原电流有较大幅度的提高。 采用机械载入的方式在泡沫镍电极中掺杂Al、Ce、Co、Mg、Mn、Zn、Ba和Ca等金属元素，用循环伏安法研究添加剂对泡沫镍电极性能的影响，同时探索了添加剂对泡沫镍电极电化学性能的作用机理。通过循环伏安法研究表明，镍电极反应是受固相质子扩散控制的。在镍电极还原电位方面，Al、Co、Mg、Mn、Zn、Cd是有益的添加剂；在还原电流方面Ce、Co、Zn、Ba、Ca、Cr、Cu、Pb、Sn、Ti是有益的添加刑。在阴极过程中Ce、Co、Ba、Ca、Sn和Zn都可明显提高镍电极的固相质子扩散系数，而综合考虑Co、Zn、Ce、Ba、Ca和Sn为比较好的添加剂。

全文目录


第一章 绪论  10-22
  1-1 引言  10
  1-2 碱性电池中镍电极的种类  10-13
    1-2-1 袋式或有极板盒式镍电极  11
    1-2-2 粘结式镍电极  11-12
    1-2-3 烧结式镍电极  12
    1-2-4 泡沫式镍电极  12
    1-2-5 纤维式镍电极  12-13
  1-3 镍电极的工作原理  13-14
    1-3-1 镍电极活性物质的结构及物理化学性质  13
    1-3-2 镍电极的工作原理  13-14
  1-4 贮氢合金电极  14-16
    1-4-1 贮氢材料的分类  14-15
    1-4-2 贮氢材料的研究进展  15-16
    1-4-3 MH电极的工作原理  16
  1-5 镍电极掺杂添加剂的研究  16-18
    1-5-1 钴  17
    1-5-2 镉  17
    1-5-3 锌  17-18
    1-5-4 钾  18
  1-6 Ni(OH)_2的制备方法  18-20
    1-6-1 络合沉淀法  18
    1-6-2 缓冲溶液法  18-19
    1-6-3 直接生成法  19
    1-6-4 粉末金属法  19
    1-6-5 树脂交换法  19-20
    1-6-6 电解法  20
  1-7 本论文的主要研究内容  20-22
第二章 药品与测试方法  22-28
  2-1 化学药品与仪器  22
  2-2 泡沫镍电极的制备及充放电后处理  22-23
    2-2-1 泡沫镍电极的制作  23
    2-2-2 镍电极充放电的后处理  23
  2-3 测试方法  23-28
    2-3-1 振实密度的测定  23
    2-3-2 电化学测量  23-26
    2-3-3 样品的结构表征与分析  26-28
第三章 络合沉淀法制备氢氧化镍的研究  28-41
  3-1 引言  28
  3-2 并流加料  28-35
    3-2-1 实验过程  28
    3-2-2 结果与讨论  28-35
  3-3 混合加料  35-40
    3-3-1 实验设计  35-36
    3-3-2 正交试验结果  36-38
    3-3-3 优化条件下样品性能  38-40
  3-4 小结  40-41
第四章 电解液中阴离子对氢氧化镍电极的影响  41-45
  4-1 引言  41
  4-2 实验方法  41
    4-2-1 泡沫镍电极的制备  41
    4-2-2 镍电极的恒电流充放电  41
    4-2-3 循环伏安法测试  41
  4-3 试验结果与讨论  41-44
    4-3-1 泡沫镍电极的恒电流充放电  41-42
    4-3-2 循环伏安考察Ni(OH)_2电极在不同电解液中的性能  42-44
  4-4 小结  44-45
第五章 金属添加剂对氢氧化镍电极的影响  45-60
  5-1 引言  45
  5-2 实验方法  45
    5-2-1 泡沫镍电极的制备  45
    5-2-2 镍电极的循环伏安法测试  45
  5-3 泡沫镍电极的循环伏安法研究  45-59
    5-3-1 添加剂对镍电极的电化学性能的影响  45-56
    5-3-2 添加剂影响镍电极固相质子扩散的机理  56-59
  5-4 小论  59-60
第六章 总结  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间所取得的相关科研成果  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物
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