球形氢氧化镍的微结构形成机理与电化学性能

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1、摘要对球形氢氧化镍的制备、结构和性能及三者之问的相互关系进行了较全面系统的研究，探讨了其生长过程特征和微结构形成机理，对产品电化学活性的影响因素及其电极过程动力学进行了再认识，论文对提高球形氢氧化镍的制备技术水平和电化学性能及相关的工业结晶研究均有重要意义。用反应器下叶轮为透平桨的搅拌系统可得到性能稳定、堆积密度高的球形氢氧化镍产品。搅拌强度提高，堆积密度和平均粒径增大。用压裂法和剪切法制取了球形氢氧化镍的内切面样品，以表征球形氢氧化镍独特的微结构。球形氢氢化镍具有三维放射网状微结构特征，其晶体结构为具有晶体缺陷

2、、无序的、结晶不好的Bb。．Ni(OH)：，其结构式应为：Nio85(2H)o15(OH)2。电子显微分析、x射线衍射和热分析测试一致表明，球形氢氧化镍的球粒表面微晶形貌按叠片状或厚板状、纺锤状或牙签状、串珠粒状、清晰粒状及模糊粒状的顺序变化时，球粒内外部微晶粒度均从大至ljd,变化，晶体缺陷增加，热分解温度递降，热分解速度递增。结构有序度按此顺序降低。研究了球形氢氧化镍微结构的形成过程。提出屏蔽生长模型，认为团聚体的非团聚长大遵循这一生长机理。团聚是球形氢氧化镍粒子长大的主要机理，而重结晶是导致不可逆团聚的重要

3、原因，相邻颗粒之间通过晶界推移而此消彼长，最终形成紧密的放射网状结构。按温度一pH值一氨含量的顺序，工艺参数对微晶结构的影响力下降。温度提高、pH值减小及氨含量上升均使产品的结构有序度提高。用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗方法研究了球形氢氧化镍电极的电化学性能。不同的测试方法使用制作方法不同的工作电极。球形氢氧化镍的电极过程可以用R(Q．(RQ2))等效电路模拟。随着球形氢氧化镍电极荷电量从低到高变化，电荷转移电阻逐渐增大，而质子扩散阻抗则迅速减小，说明在高荷电态时质子扩散速度比低荷电态时大。电极放电容量与电

4、荷转移电阻及质子扩散阻抗负相关，尤其与电荷转移电阻的相关性最强。球形氢氧化镍的按放电容量表示的电化学性能总体上随球粒表面微晶结晶性的提高和粒度的增大而提高。但结晶性太好会抑制产品的电活性而使放电容量下降。微晶形貌呈纺锤状和牙签状者有最好的电化学性能。制各工艺条件对电性能的影响主要通过对微结构的影响实现。pH值过低或过高对产品放电容量均不利，振实密度随pH值提高而减小。氨含量提高，产品的结晶性提高，振实密度增大，电化学性能提高。球形氢氧化镍独特的微结构非常稳定，所以表现出良好的循环寿命。球粒表面和内部的裂(孔)隙与

5、解理通道等能有效缩短质子扩散路程，加速质子扩散，有利于电化学反应的相转变。所以球形氢氧化镍表现出比普通氢氧化镍更好的综合电性能。关键词球形氢氧化镍，控制结晶，微结构，电化学性能，生长机理ABSTRACTThemicrostructuresofsphericalNi(OH)2wasstudied，andthepreparation，thestructure，andtherelationshipsbetweenthemwerecarefullyandsystematicallydiscussed．Thegrowthp

6、rocessesandthestructureformationmechanismsforthesphericalNi(OH)2，werepenetrated．ThecausestoaffecttheelectrochemicalactivitiesandthekineticsofthepolarizationprocessesofthdelectrodesforsphericalNi(OH)2werealsoexplored．ItiSimportantforthedissertationtodevelopthe

7、manufacture，theelectrochemicalperformance，andtheunderstandingoftherelevantindustrycrystallizationforsphericalNi(OH)2．WhenthelowimpellerofthereactorforpreparingthesphericalNi(OH)2isofturbine，theproductsshowstableperformanceandhightapdensity．Whenthestirringstre

8、ngthisenhanced，thetapdensityandtheaverageparticlesizeincrease．Twomethods--impressingandcuttingweresuccessfullyappliedtoattaintheinnerintersectionsamplesinordertocharacterizetheuniquemicro