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镍氢电池是安全、环保、性价比高的绿色电池,应用十分广泛。氢氧化镍(Ni(OH)2)是镍氢电池的正极活性成分,其性能的改进是提高镍氢电池整体性能的关键。Ni(OH)2有两种晶型：α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2,前者理论容量为482mAh/g,比后者(289mAh/g)高出193mAh/g,但α-Ni(OH)2在碱液中稳定性差,使其至今还没有实现应用。本课题针对α-Ni(OH)2稳定性差问题,通过单元或二元金属元素掺杂制备出结构较稳定的纳米α-Ni(OH)2及具有α和β相混合结构的纳米Ni(OH)2,并对制备条件进行了优化,对机理进行了探讨。本论文主要做了以下工作：一、采用白行设计的超声波辅助沉淀法制备了Cu掺杂纳米Ni(OH)2,用X射线衍射(YARD)、透射电镜(TEM)和激光粒度仪(PSD)等对样品的结构、形貌、粒径进行了表征；通过循环伏安特性测试(CV)研究了铜掺杂量对样品电化学性能的影响；采用模拟电池体系,利用恒流充放电测试研究了复合电极(以8Wt.%纳米Ni(OH)2掺入到工业用微米级β球镍中制作而成)的充放电性能和循环性能。结果表明：所制备的样品均为α-Ni(OH)2,其XRD谱线呈各向异性宽化,晶格畸变呈各向异性,颗粒为柱状或针状,平均粒径在96～110 nm之间。随着铜掺杂比例增加,粒径先减小后增大,一次粒子由柱状向针状转化。将纳米样品以8Wt.%比例与工业用微米级球镍混合制成复合镍电极,电极放电比容量随Cu掺杂比例增大先提高后下降,当电极Cu含量为0.9Wt.%时,放电比容量达到最大,0.2C倍率下为310mAh/g,且具有较低充电电压、较高放电平台、较好的循环性能和最大的质子扩散系数。二、采用上述相同的方法、不同用量的缓冲剂(碳酸钠)制备了Cu/Al共掺杂与Cu单掺杂的纳米Ni(OH)2。结果表明,所制备的样品均为α-Ni(OH)2,且粒径分布范围窄,平均粒径分别为95.8nm、103.9nm。Cu/Al共掺杂纳米Ni(OH)2的振实密度大于Cu单掺杂样品。复合电极的电化学性能测试结果表明,Cu/Al共掺杂纳米α-Ni(OH)2的电化学性能优于Cu单掺杂纳米样品。前者与工业用微米级β球镍的复合电极在0.2C倍率下的放电比容量为330 mAh/g,并且表现出更好的电化学反应可逆性、更好的循环性能和更大的质子扩散系数。三、采用超声波辅助沉淀法制备了Co掺杂纳米Ni(OH)2,研究了掺杂比例、缓冲剂(碳酸钠)及反应物Ni2+浓度对Ni(OH)2的晶相结构、粒径和电化学性能的影响。结果表明,不同Co掺杂比例的样品均为α和β混合相结构,其α-Ni(OH)2所占比重随掺杂比例增大先增加后减小。缓冲剂无水碳酸钠用量的增加有利于改变样品晶相结构,使其更趋向α相Ni(OH)2,其适当的用量更能表现出良好的电化学性能。较高反应物浓度有利于α-Ni(OH)2的生成。复合电极的电化学性能测试结果表明,电极的放电容量随碳酸钠用量的增加先增大后减小。当Ni2+浓度为0.4mol/L、碳酸钠用量为0.5g时,其电极(Co含量1.02wt.%)的充电效率最高,放电比容量最大,0.5C倍率下高达306.9mAh/g,比纯球镍电极提高30%。探讨了复合电极为什么能较大幅度提高放电比容量的机理,提出纳米α-Ni(OH)2充当活化中心起催化作用的观点。