氢氧化镍电极材料γ-NiOOH的定量相分析

γ－ＮｉＯＯＨ 是β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 的过充电产物，它是在大电流充放电和高电解液浓度等条件下形成的［１］。电极中γ－ＮｉＯＯＨ的生成将导致电极的膨胀（由β－Ｎｉ（ＯＨ）２ 转变成γ－ＮｉＯＯＨ，体积增加４４％ ），使其机械稳定性变差和容量衰减，从而加速了电极的老化和循环寿命的缩短。采用参考强度计算法可以直接、无损地测定氢氧化镍电极材料中γ相的含量，为电极材料的研制与性能控制，提供了重要的参数依据。根据正极材料中存在相的晶体结构参数和原子位置，计算得γ－ＮｉＯＯＨ 的（００３）衍射强度与β－ＮｉＯＯＨ 的（００１）衍射强度之比的参考强度Ｋ＝ ２．８３。

纳米γ-NiOOH的制备、结构与性能

为了提高锌镍电池的电性能,采用声化学插层反应法制备了纳米γ-NiOOH样品,用X射线衍射(XRD)、X射线小角散射法(SAXS)、透射电镜(TEM)、络合滴定法、原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)以及模拟电池恒电流充放电等手段,对样品的结构、成分、价态、表面形貌和电化学性能等进行了分析。研究结果表明,不同制备条件如搅拌分散方式等因素对产物的结构、电化学性能均有很大的影响。声化学插层反应法制备所得样品的颗粒大小均匀,粒子呈较规则的球形,粒径1～5nm。其晶体结构为γ-NiOOH,晶胞常数a=0.2825594nm,c=2.0793831nm,样品中镍的氧化态为3.14。以所制备的γ-NiOOH为正极,锌电极为负极,制作锌镍模拟电池测得γ-NiOOH的放电比容量为310mAh/g。

γ-NiOOH的制备及在碱锰电池中的应用

在强力搅拌下将KOH和Ni(OH)2混合固体粉末进行臭氧氧化,制备-γNiOOH。研究了臭氧氧化法制备-γNiOOH的工艺条件,对产物的表面形貌进行了SEM分析。测试了正极材料中添加-γNiOOH(包覆10%的Co)的LR6电池的性能。正极添加5%-γNiOOH后,电池的3.9Ω连放时间延长约40%,1.8Ω间放(放电15 s,间断45 s)次数增加约45%。

覆钴Ni(OH)_2电极在充放电循环过程中的结构变化

β-Ni(OH)2在高倍率充电或过充电时容易转化为γ-NiOOH,引起电极膨胀、变形,从而影响电池的性能和寿命。在β-Ni(OH)2微粒表面化学覆钴后能改善电极的性能,通过X射线衍射(XRD)研究发现,化学覆钴后的β-Ni(OH)2电极在充放电循环过程中其γ-NiOOH的产生能得到明显抑制;扫描电子显微镜(SEM)测试发现充放电循环后β-Ni(OH)2微粒的粉化明显减少。

化成制度对MH/Ni电池性能的影响

研究了化成制度对MH/Ni电池综合性能的影响。实验结果表明:化成制度对电池容量、放电平台、内阻及自放电等方面都有重要影响。XRD的测试结果证明了大电流化成时,镍电极将产生γ NiOOH,而小电流化成时则未测出γ NiOOH产生。通过实验确定了适合于实际生产的化成制度。