能源材料2-2课件

：温度控制在110~140℃，维持一定的蒸汽压；任何质点的加热温度不得超过180℃。洗涤：蒸汽洗涤，温度控制在70~80℃，不断搅拌。再干燥：喷雾干燥，温度保持在80~120℃，得浅绿色球形Ni(OH)2纳米微晶，含水量不大于6%。球形Ni(OH)2的扫描电镜分析（a)平板状微晶（b)纳米微晶3、影响高密度球形Ni(OH)2电化学性能的因素（1）化学组成的影响

添加剂对镍电极性能的影响为：提高镍电极活性物质的利用率；提高镍电极的放电电位；抑制镍电极膨胀，提高镍电极的使用寿命；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。

添加剂按载入方式不同可分为：化学共沉积法、电化学共沉积法、表面沉积法、机械混合法。1）钴的影响Co2+可形成Ni1-xCox(OH)2固溶体；充电过程中Co2+可在NiOOH表面形成导电性能良好的CoOOH，可提高Ni2+/Ni3+反应的可逆性；Co2+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，使电极充电效率提高，Ni(OH)2的利用率提高，降低电池内压。Co2+的加入量一般为2%~3%。2）锌的影响添加锌可形成Ni1-xZnx(OH)2固溶体。可提高镍电极的析氧电位，抑制电极在充电过程中γ-NiOOH的生成，减少电极的体积膨胀；充电过程中，锌离子的加入可使β-Ni(OH)2和β-NiOOH间的相互转化更加容易，使得镍电极的工作电压平台加长；可抑制电极膨胀，防止可能造成的电池微短路的发生。3）钙、镁的影响钙镁过高（>0.02%）会降低Ni(OH)2的活性，阻止Ni(OH)2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。4）铁的影响增加电池的自放电，影响电池的正常使用。5）硫酸盐、碳酸盐的影响Ni(OH)2中含有少量（<0.5%）的硫酸盐不会危害综合电性能。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，电极极化增加。（2）粒径及粒径分布的影响化学沉淀晶体生长法制备的球形Ni(OH)2的粒径一般在1um~50um之间，其中平均粒径在5um~12um段的使用频率最高。

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。

（4）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微晶晶粒大小、微晶晶粒排列状态晶体内部缺陷、孔隙、表面形貌的差异Ni(OH)2的电性能。

结晶度差、层错率高、微晶晶粒小、微晶排列无序的Ni(OH)2，活化速度快，放电容量高，循环寿命长，其它电性能也较好。

4、镍电极的制作主要有烧结式和泡沫镍涂浆式两大类。特点:机械强度高，温度适应性较强，可以高倍率放电。氢气氛羟甲基纤维素钠与烧结式电极相比，孔隙率高，可有效填充高密度的球形Ni(OH)2，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。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A（La、Zr、Mg、V、Ti等）与其他元素B(Cr、Mn、Fe、Co、Ni等）组成的金属间化合物。分类：AB5型稀土镍系储氢合金、AB2型Laves相合金、AB型Ti-Ni系合金、A2B型镁基储氢合金以及V基固溶体型合金等。

用于Ni/MH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；（2）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；（3）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，制成的电极能保持形状稳定；（5）合金应有良好的电和热的传导性；（6）原材料成本低廉。1、AB5型稀土镍系储氢合金AB5型储氢合金为CaCu5型六方结构，典型代表为LaNi5合金。优点：具有很高的电化学储氢容量和良好的吸放氢动力学特性；缺点：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。目前研究重点：进一步调整和优化合金的化学组成、合金的表面改性处理、合金的组织结构优化等方面。3、镁基储氢合金以Mg2Ni为代表。优点：储氢量高、资源丰富、价格低廉等。缺点：晶态镁基合金为中温型储氢合金，吸放氢动力学性能较差。解决办法：通过使晶态Mg-Ni合金非晶化，利用非晶合金表面的高催化活性，可显著改善Mg基合金吸放氢的热力学和动力学性质。目前存在的主要问题：Mg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较大距离。4、V基固溶体型合金V基固溶体合金吸氢后可生成VH和VH2两种氢化物。优点：具有储氢量大的特点；缺点：V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。解决办法：通过在V基固溶体的晶界上析出电催化活性良好的TiNi等第二相后，可使V基固溶体合金成为一类新型高容量储氢电极材料。三、AB5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（1）合金A侧混合稀土组成的优化合金化学式的A侧是混合稀土金属，主要由La、Ce、Pr、Nd四种稀土元素组成。大体上可分为富镧混合稀土（Ml）和富铈混合稀土（Mm）两种类型。1）单一稀土和二元混合稀土组成对合金电极性