《电化学基础》课程教学资源（PPT课件）第六章 镍氢电池 6.5 MH/Ni电池正极材料 6.6 Ni/MH负极材料 6.7 镍氢电池生产工艺流程 6.8 镍氢电池生产所用设备

6.5MH/Ni电池正极材料一、Ni(OH,的基本晶体结构充电态活性物质NiOOH，有两种晶型结构：β-NiOOH和y-NiOOH;放电态活性物质是Ni(OH)2,有两种晶型结构，即α-Ni(OH),和β-Ni(OH)2,通常为苹果绿的粉未物质

6.5 MH/Ni电池正极材料 一、Ni(OH)2的基本晶体结构 充电态活性物质NiOOH， 有两种晶型结构：-NiOOH和γ-NiOOH； 放电态活性物质是Ni(OH)2， 有两种晶型结构，即α-Ni(OH)2和-Ni(OH)2， 通常为苹果绿的粉末物质

1966年Bode等提出四种晶型之间的转化关系-Ni00H（3.97g/cm3）(2.82g/cm3)a-Ni(OH),陈化Aging过充Overchargeβ-Ni(OH)2 (3.97g/cm3)β-Ni00H（4.68g/cm3)

α-Ni(OH)2 （2.82g/cm3） γ-NiOOH（3.97g/cm3） 陈化Aging 过充Overcharge β-Ni(OH)2（3.97g/cm3） β-NiOOH（4.68g/cm3） 1966年Bode等提出四种晶型之间的转化关系

镍电极活性物质各晶型之间的转化关系

镍电极活性物质各晶型之间的转化关系

晶胞参数密度Ni平均晶体类型氧化态g/mLc(nm)a(nm)3. 970. 4605+2.250.3126β-Ni(OH)24.680.2820.485+2. 90β-NiOOH0. 5340.75+2. 252. 82α-3Ni(OH)2 2H,00.3082.345α-4Ni(OH)2:3H,O2. 1+3. 673. 790.283-NiOOH镍电极各种晶型活性物质的晶胞参数、Ni的平均氧化态及密度

晶体类型 晶胞参数 Ni平均 氧化态 密度 g/mL a(nm) c(nm) -Ni(OH)2 0. 3126 0. 4605 +2. 25 3. 97 -NiOOH 0. 282 0. 485 +2. 90 4. 68 α-3Ni(OH)2·2H2O 0. 534 0. 75 +2. 25 2. 82 α-4Ni(OH)2·3H2O 0. 308 2. 345 γ-NiOOH 0. 283 2. 1 +3. 67 3. 79 镍电极各种晶型活性物质的晶胞参数、Ni的平均氧化态及密度

Ni(OH),的晶体结构Ni(OH),为六方晶系层状结构，其电极的充放电反应即为质子在NiO,层间的脱出或嵌入反应，各个晶型的活性物质都可以看作NiO,的层状堆积，不同晶型层间距和层间粒子存在着差异Ni02层α-Ni(OH)2β-Ni(OH)2两种不同氢氧化镍晶型的层状结构示意图

Ni(OH)2的晶体结构 Ni(OH)2为六方晶系层状结构，其电极的充放电 反应即为质子在NiO2层间的脱出或嵌入反应，各个晶 型的活性物质都可以看作NiO2的层状堆积，不同晶型， 层间距和层间粒子存在着差异。 两种不同氢氧化镍晶型的层状结构示意图

二、β-Ni(OH),制备方法高性能泡沫镍电极的Ni(OH),应该具有以下特点：>β-Ni(OH),主要为球形Ni(OH)2;>晶粒大小适中，约5-15um左右，尺寸均一，比表面积大，堆积密度高；>通过钻、锌等掺杂而产生晶体缺陷、位错及复相结构；>由于采用封口化成技术，SO2-不能通过更换电解液除去，因此应当减少Ni(OH),当中SO2的含量

二、-Ni(OH)2制备方法 高性能泡沫镍电极的Ni(OH)2应该具有以下特点: ➢ -Ni(OH)2主要为球形Ni(OH)2； ➢晶粒大小适中，约5-15 μm左右，尺寸均一， 比表面积大，堆积密度高; ➢通过钴、锌等掺杂而产生晶体缺陷、位错及 复相结构； ➢由于采用封口化成技术，SO4 2-不能通过更换 电解液除去，因此应当减少Ni(OH)2当中SO4 2- 的含量

球形Ni(OH),产品

球形Ni(OH)2产品

β-Ni(OH),制备方法从制备的反应原理可分为：化学沉淀法、粉未金属氧化法、电解法等。从产品颗粒形貌、性能等可分为：普通Ni(OH),工艺、球形Ni(OH),工艺和掺杂Ni(OH),工艺等

-Ni(OH)2制备方法 化学沉淀法、粉末金属氧化法、电解法等。 普通Ni(OH)2工艺、球形Ni(OH)2工艺和掺 杂Ni(OH)2工艺 等。 从制备的反应原理可分为： 从产品颗粒形貌、性能等可分为：

三、影响Ni(OH)2性能因素（1）化学组成的影响在Ni(OH),掺杂一定量的合金元素，可以提高电池的放电容量和循环使用寿命等常见的有掺杂钻、锌、铝、镍、稀土等合金及化合物

三、影响Ni(OH)2性能因素 （1）化学组成的影响 常见的有掺杂钴、锌、铝、镍、稀土等合 金及化合物。 在Ni(OH)2掺杂一定量的合金元素，可以 提高电池的放电容量和循环使用寿命等

(2)颗粒尺寸和比表面积Ni(OH),的比表面积与放电容量3578246比表面积2. 67. 84.110.914.021.025.317.5(m?/g)放电比容量261264283284286285265263(mAh/g)

1 2 3 4 5 6 7 8 比表面积 （m2 /g） 2. 6 4. 1 7. 8 10. 9 14. 0 17. 5 21.0 25.3 放电比容量 （mAh/g） 261 264 283 284 286 285 265 263 Ni(OH)2的比表面积与放电容量 （2）颗粒尺寸和比表面积