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本论文综述了国内外锌镍电池的研究和发展现状,指出了锌镍电池研究中目前存在的问题,采用化学分析、X-射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、充放电性能测试等多种化学与电化学研究手段,对锌镍电池及其正极材料氢氧化镍的制备、结构及性能进行了探讨。首次采用半连续的化学沉淀-晶种长大法制备锌镍电池正极材料Ni(OH)2,重点考察了沉淀反应次数对Ni(OH)2物理及化学性能的影响,通过组装Zn/Ni模拟电池,对其电化学性能进行测试。最后,试制了锌镍一次电池,并对电池的性能进行了检测。 采用半连续的化学沉淀-晶种长大法制备出了堆积密度和结晶度较高、流动性较好的球形氢氧化镍,得到制备Ni(OH)2的最佳工艺参数为:pH=11.0~12.0,反应温度为50~60℃,氨镍比=1.1,固液比在140~160g/L,反应时间为7~9h;此外,还分析了搅拌强度、加料方式、反应物浓度、陈化时间等因素对Ni(OH)2性能的影响。通过XRD和SEM检测结果表明,所得Ni(OH)2的晶型为β—Ni(OH)2,颗粒呈球形和椭圆形状,晶胞结构完整,晶体结构有序,颗粒粒径粗大,粒径分布在5~15μm之间。 通过组装锌镍模拟电池,研究了不同充放电倍率下镍电极的充放电性能,以及掺杂Co、Ni、Zn、MnO2等物质对Ni(OH)2电极电化学性能的影响。结果表明:充放电倍率对活性物质的利用率、放电倍率有较大的影响:镍电极中添加Co、Ni、Zn等可以较大程度上提高活性物质的利用率、提高放电半电位、缩短活化次数,而添加MnO2反而会降低活性物质的利用率和放电半电位。Ni(OH)2粉末微电极循环伏安研究结果表明:随着扫描速度的增加,电流的峰值不断的增加,峰电位差基本上不变;经测试,Ni(OH)2样品的循环寿命可达600次。 选用K2S2O8为氧化剂,将Ni(OH)2氧化成充电态电池正极材料NiOOH,采用碱锰电池的负极及生产工艺,制作成AAA型锌镍一次电池。电池开路电压1.75V左右,3.9Ω恒阻连续放电至1.2V,其放电时间是碱锰电池的3倍左右。