充电电池用氢氧化镍制备及性能概述 随着碱性充电电池制备技术的发展及性能的提高，要求正极活性
随着碱性充电电池制备技术的发展及性能的提高，要求正极活性材料——氢氧化镍的性能也不断提高。在80年代末镍氢电池发展初期，国际上普遍采用一般沉淀法生产氢氧化镍，产品为不规则形状，堆积密度低（1.3～1.6g/cm3）。电池技术的发展，已使这种产品不能适应高容量电池的需要。1993～1995年，日本、美国、法国等先后开发出高密度、高活性球形氢氧化镍的生产工艺及产品，大幅度地提高了正极的体积比容量。同时，我国也有少量高密度球形氢氧化镍推向市场，但是由于质量和稳定性与国外还有一定差距，导致国内许多电池生产厂家花大量外汇进口氢氧化镍。 可充电电池市场用量的不断增长，是国家工业发达的标志之一；
可充电电池市场用量的不断增长，是国家工业发达的标志之一；是电子、电讯电动控制技术、信息工程等高新技术发展的要求；也是人类对环境保护的需要。 传统的镍镉电池一般采用烧结镍板为基体的烧结式镍电极，即以
传统的镍镉电池一般采用烧结镍板为基体的烧结式镍电极，即以硝酸镍和氢氧化钠为原料，经多次浸渍，在多孔镍基板中生成氢氧化镍，然后洗涤干燥而成。此法工艺复杂、成本高、电池容量密度低，已被淘汰。近年来开发的以泡沫镍（纤维镍）为基体的填充式（粘结式）电极加工工艺，因克服了烧结式电极的缺点而得到迅速发展。 由于镉的毒性及镍镉电池具有记忆效应等缺点，尤其是各种设备
由于镉的毒性及镍镉电池具有记忆效应等缺点，尤其是各种设备对充电电池容量、重量、大电流、充放电性能及无记忆效应等要求的提高，电池材料为金属氢氧化物/镍的电池有了较快的发展。这种电池采用泡沫镍粘结工艺，直接将氢氧化镍与粘结剂、导电剂按一定比例混合、调制，然后填充到泡沫镍中，干燥碾压而成。 1996年，清华大学等单位以90年代国际先进的控制结晶法制备
1996年，清华大学等单位以90年代国际先进的控制结晶法制备工艺为起点，采用特殊的技术手段和设备，有效地解决了产品密度和活性二者之间的矛盾，生产出性能稳定的高密度、高活性球形氢氧化镍。其各项技术指标达到并部分优于进口产品，对一直占据我国球镍市场的进口产品形成了强大的冲击。 一、控制结晶法制备机理
一、控制结晶法制备机理 硫酸镍与氢氧化钠反应生成的氢氧化镍的溶度积很小，如果对反
硫酸镍与氢氧化钠反应生成的氢氧化镍的溶度积很小，如果对反应过程不加有效控制，那么伴随着反应的进行，将出现氢氧化镍的快速生长和沉淀，生成的氢氧化镍是胶状体，分离、洗涤相当困难。为获得高密度、高活性、易分离、不结块的球形氢氧化镍，必须对反应过程进行有效的控制，实现适速的结晶，这就是控制结晶法生产工艺的出发点。 结晶过程成核和晶核生长速度的调节对晶体内部结构和形态有很
结晶过程成核和晶核生长速度的调节对晶体内部结构和形态有很大影响，而成核和生长速度的大小则主要取决于溶液中溶质的过饱和度，在溶液中溶质大于最低过饱和度的前提下，过饱和度越高，越易生核；而低于过饱和度时，晶核生长慢。溶质过饱和度的大小与溶液的pH值、反应温度、原料液中溶质浓度、进料速度、反应器型式、搅拌强度、反应液中有无络合剂等有关，合理地调节这些因素就能实现对反应和结晶过程的控制。制备条件决定了产品的结构特点，因此产品性能的技术关键是制备条件。 二、制备条件对性能的影响
二、制备条件对性能的影响 1.粒径大小
1.粒径大小 氢氧化镍粒径的大小对堆积密度和放电比容量存在明显影响。粒
氢氧化镍粒径的大小对堆积密度和放电比容量存在明显影响。粒径越大，堆积密度增加，但比表面积减少，充放电困难，正极材料利用率低；粒径越小，堆积密度降低，比表面积增加，充放电容易，但粘结式电极机械性能下降。目前，国际上倾向颗粒越来越细，而堆积密度却不能降低。 2.堆积密度
2.堆积密度 堆积密度的大小，取决于颗粒形状和本身的真密度。颗粒大、球
堆积密度的大小，取决于颗粒形状和本身的真密度。颗粒大、球形好、粒度分布合理，有利于堆积密度提高。真密度与氢氧化镍的晶型和结晶度有关，产品的结晶度高，则结构致密，晶格有序性好，且缺陷少，其真密度也高，但活性差，活性材料利用率低，因此结构致密度要合理。 3.放电比容量
3.放电比容量 球形氢氧化镍的放电比容量与晶型、颗粒堆积密度、比表面积、
球形氢氧化镍的放电比容量与晶型、颗粒堆积密度、比表面积、晶体内晶粒大小、结晶水的含量等因素有关。最新应用粒径为6～10μm、堆积密度>2.1g/cm3、放电比容量>270mAh/g。 4.导电性
4.导电性 氢氧化镍晶体属于半导体材料，其本身的导电性较差，为了增加
氢氧化镍晶体属于半导体材料，其本身的导电性较差，为了增加电池的充放电效率，特别是快速充放电效率，必须增加正极的导电性，降低内阻。为此，一方面制作电极时，要添加一定的导电材料，与活性材料氢氧化镍均匀地混合在一起，以增加氢氧化镍颗粒之间及其与集流体（泡沫镍）之间的导电性；另一方面还要在氢氧化镍的制备中，添加一定量的其他元素（例如钴）以固溶体的形式形成共沉淀，以改善颗粒本身的导电性，降低镍在充电时的氧化电位，提高氧气的析出电位。随着镍氢电池不断向高比容量和大电流充放电的方向发展，低导电率的氢氧化镍以及混合式添加导电剂的工艺，已成为限制这一发展的主要障碍。自90年代中期以来，国内外的研究者们就一直致力于导电性更好的球形氢氧化镍的研制，其中覆钴球形氢氧化镍是该领域研究和开发的热点。作为新一代产品，覆钴球形氢氧化镍必将逐步取代现有的未覆钴球形氢氧化镍而成为该领域的主导产品。 最近，清华大学研制成功世界领先水平的导电型覆钴氢氧化镍。
最近，清华大学研制成功世界领先水平的导电型覆钴氢氧化镍。其主要特点是选择合适的覆钴反应器、镀层配方及工艺，成功地解决了包覆层的稳定性和微观结构控制两个技术关键。在球形氢氧化镍的微球表面均匀涂覆一层以氢氧化钴为主的导电材料，大大增加了正极的导电性。制成的电池活化速度快，大电流充放电性能好。 5.氢氧化镍与电池循环寿命的关系
5.氢氧化镍与电池循环寿命的关系 电池的循环寿命与多种因素有关，如正极、负极、隔膜、电解液、
电池的循环寿命与多种因素有关，如正极、负极、隔膜、电解液、组装技术等，正极对电池寿命的影响主要来自充放电过程中氢氧化镍的晶型转变。在氢氧化镍制备中添加适量的某些金属元素如锌、镉等，以保证电极循环寿命。