复合镍电极活性材料化学镀镍及其影响研究

摘要

本文结合复合镍电极材料的制备与改性,研究了复合镍电极活性物质纳米Ni(OH)<,2>粉体的制备及氧化物类Ni电极活性材料ZnO粉体与纳米Ni(OH)<,2>粉体的化学镀镍工艺技术,以及化学镀镍对电极制备工艺性能及电极电学特性的影响. 在采用正交试验筛选出ZnO化学镀镍处理基本工艺基础上,结合刚性开孔孔隙复合Ni电极材料的制备,对开孔孔隙的形成及高密度ZnO/Ni复合基体的获取工艺技术进行了研究,实验结果表明,通过对ZnO粉末进行预先化学镀镍处理,可显著提高其与制备复合镍电极用的金属镍粉末之间的烧结工艺性能,有利于通过采用粉末冶金技术,烧结制备出具备高致密性基体的刚性开孔孔隙复合镍电极材料.再借助向原材料混合粉末中添加部分纳米镍粉末,还可进一步提高ZnO的均匀弥散分布特性,有利于电极性能的改善；另外,发现ZnO粉末颗粒的表面状态对其乃至经化学镀镍处理后再与金属镍的烧结行为具有强烈的影响作用,对ZnO粉末进行400℃/2h预煅烧处理,可以提高ZnO粉末的表面活性,促进其烧结致密化进程.同时,实验结果还表明,以石蜡作造孔剂,所制备的开孔孔隙复合镍电极材料的孔隙较小,孔隙率较低:以食盐作造孔剂,其孔径与孔隙率较以石蜡作造孔剂均有显著增大与提高.但两种造孔剂的使用,均需合理控制在粉末冶金烧结过程中的脱出工艺环节,方能获取均匀分布的开孔孔隙. 采用化学沉淀法制备的另一类复合镍电极用的活性物质一纳米Ni(OH)<,2>粉体材料,经XRD分析,结果表明氢氧化镍处于非晶状态；经TEM分析,其颗粒大部分为类球形,分散性良好,粉体平均粒径大约为20nm.化学沉淀法制备的初始态氢氧化镍粉末经270℃处理发生晶化,得到大小不等的多边形单晶体,单晶体尺寸介于1～3μm.差热分析的晶化峰值温度约为240℃.对非晶态纳米氢氧化镍粉体进行化学镀镍处理,获得了细小球状的镍包非晶态的氢氧化镍颗粒,颗粒粒径亦大约介于1～3μm.经对分别采用化学镀镍包覆纳米非晶态氢氧化镍粉末与未施镀的非晶态、晶态氢氧化镍粉末所制备的柔性复合镍电极进行放电特性实验,结果表明,采用镍包覆纳米非晶态氢氧化镍粉术所制备的复合镍电极的放电容量明显高于后两者.

目录

文摘

英文文摘

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1前言

1.1研究背景及依据

1.1.1复合镍电极

1.1.2纳米氢氧化镍制备方法

1.1.3氢氧化镍的化学镀

1.1.4化学镀法

1.1.5无机粉体化学镀镍

1.1.6纳米粉体化学镀镍

1.1.7化学镀镍应用市场前瞻

1.2本项研究的主要任务、目的及意义

1.2.1主要研究任务

1.2.2研究目的及意义

2主要实验条件及技术路线

2.1主要实验条件

2.1.1主要实验设备

2.1.2主要实验药品

2.1.3实验测试分析

2.2主要技术路线

3刚性复合Ni电极材料制备及特性研究

3.1实验内容及方法

3.1.1实验内容

3.1.2实验方法

3.2实验结果及分析

3.2.1 ZnO/Ni烧结特性实验结果及分析

3.2.2 ZnO粉末化学镀Ni正交试验结果与分析

3.2.3高密度复合镍电极材料制备实验结果及分析

3.2.4化学镀镍ZnO/Ni通孔多孔材料制备实验结果与分析

3.3讨论

3.3.1金属基复合材料的复合原理

3.3.2金属基复合材料的界面

3.4本章小结

4柔性Ni(OH)2复合Ni电极材料制备及特性研究

4.1实验内容及方法

4.1.1实验内容

4.1.2实验方法

4.2实验结果及分析

4.2.1纳米氢氧化镍

4.2.2氢氧化镍化学镀镍结果

4.2.3差热分析

4.2.4纳米氢氧化镍的电化学性能

4.3分析讨论

4.3.1电极反应原理

4.3.2镍包纳米氢氧化镍

4.3.3电极添加剂、导电剂以及抑制膨胀剂

4.4本章小结

5结论

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间撰写和发表的论文