新材料概论课程论文

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1、《新材料概论》课程论文氢氧化镍电极材料制备及研宄进展院：化学与生物工程学院班级：研宄生14级学号：102014375姓名：氺氺氺氺氺*任课教师：2014年11月180to.******(化学与生物工程学院，氢氧化镍电极材料制备及研宄进展任课老师：*****化学工程与技术102014375)氢氧化镍［Ni(OH)2］是近年来研宂较多的镍氢电池中正极的活性材料。Ni(OH)2的生产已有数十年历史，在制备工艺方面口本、美国和加拿大的技术比较领先，制备出的Ni(OH)2性能优良。目前国内外制备Ni(OH)2

2、的方法有很多种。本论文主要综述了镍电极的种类，以及氢氧化镍的制备方法，包括化学沉淀法，粉末金属法，电解合成法。关键词：Ni(OH)2、活性材料、镍电极，制备方法J商要I1flu511.1电池简介11.2镍氢电池的发展概况11.2.1Ni/MH电池的基本原理11.2.2Ni/壓电池的优点及其发展简史22镍电极概述32.1碱性电池中镍电极的种类32.1.1袋式或有极板盒式镍电极32.1.2粘结式镍电极42.1.3烧结式镍电极42.1.4泡沫式镍电极52.1.5纤维式镍电极53氢氧化镍的晶体结构及性质64

3、氢氧化镍的制备方法74.1化学沉淀法74.1.1缓冲溶液法74.1.2络合沉淀法74.1.2直接生成法74.1.3均相沉淀法84.1.4离子交换树脂法84.1.5Chimiedouee技术84.2粉末金属法84.2.1高压水解法84.2.2硝酸氧化法94.3电解合成法94.3.1电化学浸渍法94.3.2盐电解法9101前言1.1电池简介能源在人类社会中占据了十分重要的地位，在社会发展进程中，不断重复着能源危机与新能源的发现这一过程。化学电源是将化学能转化为电能的装置，是所有能源转化中效率最高的。近年

4、来，移动电子设备和电动汽车的不断发展对化学电源的性能提出了愈来愈高的要求，包括体积的小型化、更高的能量密度、更长的循环寿命、对环境更加友好等。化学电源按工作性质及贮存方式分为：(1)一次电池；(2)几次电池；(3)贮各电池；(4)燃料电池。从1800年意大利科学家伏打(Volta)教授发明伏打电池至今，化学电源已经有200多年的历史了。1859年法国的科学家普兰特(Plante)发明的铅酸电池，这是第一个有实用价值的二次电池［1］。二次电池最主要的儿种类型是铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。

5、铅酸蓄电池的生产己有一百多年的历史，其特点在于电池电动势较高，结构简单，使用温度范围大，容量大，原料来源丰富，价格低廉等优点，但同时也存在比较笨重，防震性差，自放电较强，有氢气放出等缺陷。镍镉蓄电池具有许多较铅酸蓄电池优越之处，镍镉蓄电池的寿命长，自放电小，低温性能好，而且耐过充过放能力强，特别是维护简单，但是它有记忆效应，且价格昂贵，同时镉还污染环境。与传统的Ni/Cd电池、Pb/PbO电池相比，Ni/MH电池具有以卜*显著的优点：(l)Ni/MH电池的比容量密度为同类Ni/Cd电池的1.5〜2倍

6、；(2)贮氢电极在充放电过程中仅涉及氢原子的进入和脱出，活性物质本身的组成和结构不发生变化，避免了金属镉在充放电过程中不断的溶解和析出，形成枝晶而引起电极变形问题，因而Ni/MH电池具有更讼的循环寿命；(3)不含Cd(Ni/Cd)、Hg(Zn/MnO2)、Pb(Pb/PbO2)等有害元素，是一种清洁无污染的绿色电池。与采用有机电解质的锂离子二次电池相比Ni/MH电池的能量密度虽较低，但它具有高的性能价格比、高的体积功率密度和良好的低温性能和循环寿命，同时由于锂离子电池耐过充过放的能力差、制造成本高和

7、安伞性方面的问题是其应用受到了一定的限制，因而Ni/MH电池具有较强的市场竞争力，得到了广泛的研允和开发。1.2t氢电池的发展概况1.2.1Ni/MH电池的基本原理Ni/MH电池的正极活性物质为Ni(OH)2,负极活性物质为贮氢合金，电解质为6mobdirf3的KOH水溶液，充放电时正负极和电池的电化学反应分别为：正常充放电时：止极：Ni(OH)2+OH_NiOOH+H2O+e(2.1)负极：M+xH2O+xc^MHx+xOH-(2.2)总反应:xNi(OH)2+MMHx+xNiOOH(2.3)电池

8、在充电特别是过充电时，正极会产生氧气，负极可能会产生氢气：正极：2OH^H2O+l/2O2+2e(2.4)负极：2H2O+2e-H2+2OH'(2.5)气体的产生将增加电池的内压，对电池性能造成不良影响，所以通常使负极活性物质过量，同时使正极产生的氧气在MH电极上还原。过放电时：正极：H2O+e1/2H2+OH-（2.6）负极：1/2H2+OHH2O+e_（2.7）从电池的总反应来看，其均属于固相转变机制，不产生任何可溶性离子，电解液的成分和浓度保持不变，电池具有良好