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球形氢氧化镍的微结构形成机理与电化学性能

彭美勋  
【摘要】:对球形氢氧化镍的制备、结构和性能及三者之间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、无序的、结晶不好的β_(bc)-Ni(OH)_2,其结构式应为:Ni_(0.85)(2H)_(0.15)(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到小变化,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→pH值→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_1(RQ_2))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


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