Mn、Mg共掺杂Ni(OH)2的电化学性能

姚寿广 窦 飞 刘 顿 程 杰

(1江苏科技大学能源与动力学院，镇江 212003)

(2超威电源有限公司，湖州 313100)

0 引言

单液流电池由于其储能规模大、性价比高、循环寿命长、绿色环保等优点成为具有良好发展前景的新型储能装置。2007年，杨裕生、程杰团队研发了锌镍单液流电池并取得专利[1-3]，其正极采用烧结镍电极，以电解液流动和控制锌沉积/溶解来解决锌枝晶问题。有研究表明，含有ZnO的电解液能够稳定氢氧化镍结构[4]，使锌镍单液流电池循环寿命得到极大提高，但是电池整体比能量降低。

Ni(OH)2作为正极材料，对镍基电池(Ni/MH、Ni/Cd、Ni/Zn、Ni/Fe)的性能有着至关重要的影响。该材料一般有α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2两种晶型[5]，α-Ni(OH)2具有比容量高的特点，但在强碱性环境下易转变为β-Ni(OH)2[6]，使其应用受到了一些限制；β-Ni(OH)2的比容量(理论值为 289 mAh·g-1)低于α-Ni(OH)2(482 mAh·g-1)，但在碱性环境下能稳定工作和进行大功率放电。为提升β-Ni(OH)2的性能，国内外学者对β-Ni(OH)2进行一些改性处理，如金属元素掺杂改性[7-12]，并取得了一些成果[13-14]。

Shangguan等[15]采用聚丙烯酰胺辅助二次干燥法制备Co、Zn共掺杂的非球形β-Ni(OH)2，它在0.2C的倍率容量可以达到276.1 mAh·g-1，5.0C容量达到196.8 mAh·g-1，优于目前商业化的球形Ni(OH)2的比容量(259.3、174.6 mAh·g-1)，同时在1.0C充放电倍率下循环200圈，非球形Ni(OH)2的放电比容量要比球形Ni(OH)2高出约11.5%。金属元素Co、Zn掺杂可提高Ni(OH)2的充放电性能，但Co价格较高，无法达到降低电池成本的目的。李晓峰等[16]采用机械球磨法制备Mn掺杂β-Ni(OH)2，比容量随Mn掺杂量的提高而降低，样品中Ni0.8Mn0.2(OH)2的比容量最高，其放电比容量为261 mAh·g-1。李晓峰等[17]还制备了Mn、Zn共掺杂的Ni(OH)2，样品的相结构均为β相，掺杂样品表现出较好的大电流充放电性能，Ni0.8Mn0.15Zn0.05(OH)2电极在0.2C倍率下的放电比容量为265 mAh·g-1。韩恩山等[18]采用化学共沉淀法制备了Mn掺杂的正极材料Ni(OH)2，样品的晶体结构为α和β的混合相，Mn掺杂量为10%(物质的量分数)时的样品性能最好，在0.2C倍率下的放电比容量达到243 mAh·g-1。

除了Mn掺杂外，有研究表明Mg掺杂也可以改善Ni(OH)2的电化学性能。王新等[19]采用化学沉淀法制备出不同Mg掺杂量的氢氧化镍样品，实验证明，即使掺杂的物质的量分数高达30%，样品仍然为β相，掺Mg样品的晶粒变小且产生晶格畸变，这有利于样品导电性能和电化学活性的提高。合适的掺杂含量(最佳物质的量分数为5%)可提高电极的充电效率，增强电极反应可逆性，改善电极性能。刘长久等[20]采用微乳液化学共沉淀法制备出稀土元素Y（Ⅲ）/Mg（Ⅱ）复合掺杂的非晶态氢氧化镍材料，测试表明，该材料微结构中的结构缺陷较多、电化学阻抗较小，以0.2C充放电时，其放电比容量高达364.75 mAh·g-1，循环50圈后容量保持率为91.87%，表现出良好的充放电性能和循环可逆性能。陈建铭等[21]利用共沉淀法制备的Mg、Co、Zn掺杂质量分数均为1%的β-Ni(OH)2，研究表明，Co改善了样品导电性，Zn的溶解有利于电解液渗入活性物质，Mg能够抑制β-Ni(OH)2在高温情况下OH-反应生成O2及γ-NiOOH的生成，所以掺杂Co、Zn、Mg使材料高温电化学性能有了改善，在2.0C、65℃充放电条件下，放电比容量为288 mAh·g-1。

我们前期采用缓冲溶液法制备Mn掺杂β相Ni(OH)2[22]，测试表明，Mn掺杂电极材料具有较好的大电流充放电性能，其中Mn掺杂量为20%(物质的量分数)时样品性能最佳，该样品在800 mA·g-1电流密度下的放电比容量为288.8 mAh·g-1。基于这一研究结果，本团队进一步细化Mn的掺杂量，发现掺杂量为18%时，样品的电化学性能较佳。因此采用缓冲溶液法在Ni0.82Mn0.18(OH)2材料中掺入Mg元素，合成Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)，并与商用β-Ni(OH)2实验结果进行对比，研究Mn、Mg共掺杂对Ni(OH)2正极的影响。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

所用试剂有：商品β-Ni(OH)2(Co、Zn的物质的量分数分别为0.7%和4.5%，河南新飞科隆电源有限公司)、氯化铵(NH4Cl，分析纯，无锡市展望化工试剂有限公司)、氢氧化钠(NaOH，分析纯，无锡市展望化工试剂有限公司)、氨水(分析纯，上海展云化工有限公司)、氢氧化钾(KOH，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司)、氧化锌(ZnO，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司)、乙醇(C2H5OH，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司)、氢氧化锂(LiOH·H2O，分析纯，天津博迪化工股份有限公司)、六水合硫酸镍(NiSO4·6H2O，分析纯，天津博迪化工股份有限公司)、一水合硫酸锰(MnSO4·H2O，分析纯，天津博迪化工股份有限公司)、七水合硫酸镁(MgSO4·7H2O，分析纯，天津博迪化工股份有限公司)。

所用仪器有：85-Z型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)、CT2001A型LAND电池测试系统(湖北蓝博新能源设备股份有限公司)、CHI608E型电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)、FA2004电子天平(常州科源电子仪器有限公司)、DZ-2BCII恒温干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)、QM-3SP04行星式球磨机(南京大学仪器厂)、FY-24-A粉末压片机(合肥科晶材料技术有限公司)、D/Max-3B型X射线衍射仪(日本理学公司)、720ES型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP，安捷伦公司)、Thermo Scientific KAlpha型X射线光电子能谱仪(XPS，ThermoFisher公司)、2502MK23型扫描电子显微镜(英国CamScan公司)。

1.2 样品制备

采用缓冲溶液法[23-24]制备样品Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)。首先取 5.4 g氯化铵、35 mL氨水，配制成100 mL的缓冲溶液，pH值约为10。然后按照Ni、Mn、Mg的物质的量之比82∶12∶6、82∶9∶9、82∶6∶12分别称取适量的NiSO4·6H2O和MnSO4·H2O、MgSO4·7H2O溶于蒸馏水，配成200 mL的溶液A。称取16 g NaOH溶于蒸馏水，得到200 mL的溶液B。在磁力搅拌下，同步将溶液A和B缓慢滴加到含有缓冲溶液的三口烧杯中，反应温度设置为55℃[25-26]。滴加完成后的混合物在强烈搅拌下继续反应8 h[27]，60℃下陈化10 h，过滤并用蒸馏水洗涤至中性，60℃下真空干燥至恒重，然后球磨4 h成粉状样品。

1.3 电极制备及性能测试

将Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品、石墨乳(粘结剂，醇溶性，质量分数为30%的固含量)和镍粉以质量比3∶1∶1的比例混合，研磨成浆料，将浆料涂覆在2 cm×2 cm的泡沫镍上。60℃干燥4 h后，另取一泡沫镍覆盖涂覆面，压片机压实后称重，制成镍电极。

采用X射线衍射仪测试Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品的晶体结构，采用CuKα源，λ=0.154 2 nm，管压40 kV，管流 30 mA，扫描速度为 2(°)·min-1，扫描范围 2θ=10°～80°。采用扫描电子显微镜观察Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品的表面形貌，工作电压10 kV。以2 cm×2 cm冲孔镀镍钢带为负极，配制10 mol·L-1KOH+1 mol·L-1ZnO+20 g·L-1LiOH 混合水溶液为电解液，以上述镍电极为正极组成烧杯式两电极测试体系。在LAND电池测试系统上进行恒流充放电测试，电流密度为 100、150、200、300、500 mA·g-1，充电截止条件为容量达到320 mAh·g-1或电压达到2.2 V，放电截止电压为1.3 V。以氧化汞电极为参比电极，组成三电极测试体系，用CHI608E电化学工作站进行循环伏安(CV)测试，扫描速度为0.5 mV·s-1，电压范围为0～0.7 V(vs Hg/HgO)。

2 结果与讨论

2.1 物相分析

图1为商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)的XRD图。从图1可以看出，经过与β-Ni(OH)2的标准图(PDF No.14-0117)比较，在 2θ约为19.02°、33.02°、38.38°、51.8°和59.02°处，4个样品均出现了β-Ni(OH)2的特征峰，分别是(001)、(100)、(101)、(102)和(110)晶面。复合掺杂的 Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品的衍射峰强度较弱，说明Mn、Mg共掺杂使样品的结晶度降低。由Scherrer公式D=Kλ/(βcosθ)可知，半高宽β与粉末晶粒尺寸D成反比。对于β-Ni(OH)2，计算D(001)和D(101)时Scherrer常数K取0.94，计算D(100)时K取1.84[28-29]，半峰高宽校正值取0.20°，拟合计算得到商用β-Ni(OH)2的D(001)、D(101)、D(100)数值分别为20.8、14.6和204 nm，Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2的D(001)、D(101)、D(100)数值分别为 12.6、12.9 和35.3 nm。对于Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)，当Mn含量增加时D(100)增加(Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2的D(100)数值为 49.8 nm)，D(001)、D(101)数值基本不变。可见，我们合成材料的微晶尺寸明显小于商用β-Ni(OH)2。复合掺杂的Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品的衍射峰半高宽较商用β-Ni(OH)2更大，所以复合掺杂可以减小晶粒尺寸[30]。此外，XRD数据中可见Mn和Mg共掺杂后典型峰位值稍右移，拟合表明掺杂样品晶格的a轴、c轴均稍有收缩，且随镁离子增加而晶格尺寸收缩更大。

图1 商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)的XRD图Fig.1 XRD patterns of commercial β-Ni(OH)2and Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06,0.09,0.12)

为定量分析各材料的组成成分，我们进行了电感耦合高频等离子光谱(ICP)测试，结果见表1，其中Ni、Mn、Mg三者物质的量之比已换算为三者总和为100%。由表1可知，材料中Ni、Mn、Mg元素比例基本与实验设计值相吻合，说明在缓冲溶液法合成材料的过程中Ni、Mn、Mg均匀沉淀，没有明显偏析。在材料合成中，反应温度及陈化时间对样品的性能有一定影响[25-26]，因此，我们基于前期工作[22]中所做的温度对材料性能影响等工作选择了反应温度、反应时间和陈化温度及时间进行研究。

图2为商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)的SEM图。商用β-Ni(OH)2呈表面较光滑的球形颗粒状(图2a)，明显可见200 nm左右的颗粒密堆积成的类球形；图2b～2d为掺杂金属元素的Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品，图中依稀可见粒径较小的球形颗粒及不规则形状颗粒，且颗粒表面比较粗糙，随着Mg含量增加颗粒变得更细小，与XRD分析结果一致。Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品中材料颗粒表面不平整且有较多孔隙，这种材料缺陷使材料可与电解液的接触更加充分，有利于提高活性物质利用率[31-32]。当然，这种有较多孔隙、颗粒呈不规则形状的材料堆密度较低，可能对于要求高体积比容量的应用稍有不利。

表1 Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2的ICP测试结果Table 1 ICP results of Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2

图2 (a)商用β-Ni(OH)2和(b～d)Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2的SEM图Fig.2 SEM images of(a)commercial β-Ni(OH)2and(b～d)Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2

2.2 CV测试

图3为商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)电极材料在 0.5 mV·s-1扫描速度下的CV曲线。图中每个样品的CV曲线都有一对氧化还原峰，样品的氧化电位与还原电位的差值和电极反应的可逆性有关，电位差值越小则可逆性越好。从各样品的CV曲线可见，Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品的氧化还原峰与β-Ni(OH)2的氧化峰位置相近，而还原峰位置发生了正向移动，还原峰电位从大到小依次为 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2、Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2、Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2、β-Ni(OH)2，其氧化-还原电位差则依次增大。CV测试结果表明，Mn、Mg共掺杂使样品的氧化-还原电位差明显减小，表现出良好的可逆性，这在充放电循环测试中得到证实。

图3 商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)在0.5 mV·s-1扫速下的CV曲线Fig.3 CV curves of commercial β-Ni(OH)2and Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06,0.09,0.12)at 0.5 mV·s-1

2.3 恒流充放电测试

图4是以商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)样品为正极、冲孔镀镍钢带为负极的电池在100 mA·g-1电流密度下第10圈的充放电曲线，此时样品放电比容量基本达到稳定。所有样品均有一对充放电平台，与CV曲线中的氧化还原峰对应。各样品中，Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2的放电比容量最高，其放电比容量为253.4 mAh·g-1；相同测试条件下，商用β-Ni(OH)2的放电比容量为251.4 mAh·g-1，Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2的放电比容量为190.8 mAh·g-1，Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2的放电比容量为222.9 mAh·g-1。此外Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2和Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2样品的充电平台较低且放电平台较高，减小了正极极化。商用β-Ni(OH)2和Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2的放电电位接近，且低于Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2和 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2样品，说明适当的Mn、Mg共掺杂可提高正极材料的放电电位。

图4 商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)在100 mA·g-1电流密度下第10圈的充放电曲线Fig.4 10th charge-discharge curves of commercial β-Ni(OH)2and Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06,0.09,0.12)at 100 mA·g-1

图5是商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)样品的倍率性能曲线，测试中的电流密度为100、150、200、300和500 mA·g-1。由图可知，在小电流密度100 mA·g-1下，各样品的放电比容量均达到最高，Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2样品的放电比容量最高达263.5 mAh·g-1；商用β-Ni(OH)2样品的放电比容量稍低于Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2样品，为252.9 mAh·g-1;Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2与 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2样品的放电比容量则更低，分别为192.2和225.5 mAh·g-1。随着充放电循环中电流密度逐渐增大，各样品的放电比容量均呈现逐渐减小的趋势。放电比容量随着电流密度增大而下降，可能是因为随着电流密度增加，电极片内阻上的分压增大，导致氧化还原反应进行得不彻底[33]。在500 mA·g-1电流密度下，Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2的放电比容量(221.5 mAh·g-1)明显优于商用β-Ni(OH)2样品(190.6 mAh·g-1)、Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2(105.7 mAh·g-1)和 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2(192.8 mAh·g-1)。我们前期工作[22]表 明，Ni0.8Mn0.2(OH)2在电流密度150 mA·g-1时循环第5周的放电比容量约272.5 mAh·g-1，倍率性能也较好；随着循环的进行比容量稍有增大，表现为活化缓慢的现象。由图5可知，掺Mg后各材料充放电比容量稳定较快，表明活化较快；但对比比容量可知，掺Mg后材料的比容量低于Ni0.8Mn0.2(OH)2，这可能与Mn提供部分放电容量等有关，需要进一步深入研究。相关研究表明β-Ni(OH)2高倍率充电时会导致γ-NiOOH的生成[34]，这使得镍电极活性物质的可逆性变差，引起镍电极膨胀。镁离子的加入能抑制析氧并抑制γ-NiOOH产生[8]；锰离子随着充放电循环的进行，由Mn2+转变成Mn4+，从而导致样品在放电时的电子传导率增加[35]。后文给出了充放电前后活性物质中Mn的XPS谱图，表明充电后Mn主要为+3价和+4价，证实了此处的推测。可能是Mg的掺杂细化了活性材料的晶粒、提高了活性材料的循环稳定性[19-21]，而Mn掺杂提高了活性材料的电导率[35]，两者有协同作用。因此适当比例的Mn、Mg共掺杂能改善镍电极的放电比容量和循环稳定性，显示出较好的大倍率充放电循环性能。

图5 商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)的倍率性能Fig.5 Rate performance of commercial β-Ni(OH)2and Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06,0.09,0.12)

图6为商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)样品在500 mA·g-1电流密度下充放电循环30圈时的循环性能曲线。图中Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2和Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2具有较好的循环性能，经过30次充放电循环后，放电比容量未见衰减；商用β-Ni(OH)2和Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2的循环性能较差，经过30圈充放电循环后，商用β-Ni(OH)2放电比容量衰减7%，Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2放电比容量衰减14%。这可能是因为电极活性材料的晶粒较大时，比容量衰减更快。适当的Mn、Mg掺杂可以产生大量的晶格畸变、晶粒细化，有利于质子扩散，增强反应的可逆性[19]。以上结果可以看出，掺杂9%Mn和9%Mg的样品表现出最高的放电比容量和优秀的循环性能。

图6 商用β-Ni(OH)2与Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)在500 mA·g-1电流密度下的循环性能Fig.6 Cyclic performance of commercial β-Ni(OH)2and Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06,0.09,0.12)at current density of 500 mA·g-1

为进一步分析对比Mn、Mg共掺杂的作用，测试了 Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)样品充放电前及循环后(经充分水洗、干燥后)的XPS谱图以对比锰价态等的变化，结果如图7所示。从图7可见，结合能在630～652 eV之间出现的强宽峰是不同价态锰离子的2p3/2混合峰；结合能652～658 eV之间出现的弱宽峰是不同价态锰离子的2p1/2混合峰。经Mn2p3/2分峰拟合可见，原始样品及循环后样品中Mn均表现为Mn2+、Mn3+和Mn4+三种价态。合成材料的溶液pH处于弱碱性，因MnSO4·H2O加入反应溶液体系中时受到体系中少量氧的氧化作用而部分生成Mn3+和Mn4+，其中以Mn4+为主并占比约53%(图7a)，Mn3+与Mn4+之和占总锰量的75%以上。处于晶体状态的Mn元素通常主要价态为Mn3+和Mn4+[36]，因此充放电后，Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)的Mn应主要处于高价，晶格中的Mn2+被氧化为Mn3+和Mn4+。由图7b可知，充放电后材料以Mn3+为主并占比约58%，Mn3+与Mn4+之和占总锰量的75%以上。Mn2+在碱性环境中易于氧化，而Mn3+在中性环境易于歧化为Mn2+和Mn4+，充放电后的活性材料经水洗和干燥时应有部分Mn3+歧化，因此充放电后的材料表面Mn2+有部分为Mn3+歧化生成，即充放电后实际碱溶液中活性材料的Mn3+与Mn4+占比应更高。因XPS测试主要表现了活性材料表面特性，而晶格内部Mn的价态可能更能反映充放电的影响，这需要我们进一步深入研究。在充放电过程中，镍主要在+2价、+3价之间变化，高价Mn和+2价镁占据部分镍晶格位置可能容易平衡电荷，降低形变、提高质子扩散，从而能提高材料的性能。材料过放电时出现更低的放电平台，可能是Mn被还原到+2价。结合前文XRD数据可知，Mn和Mg共掺杂后典型峰位值稍右移，说明晶格尺寸收缩且随镁离子增加而尺寸收缩更大，这应该与镁离子具有更小的离子半径有关，即镁离子掺杂增强了镍层和氧层的相互作用，因此充放电中共掺杂样品的晶格涨缩弱化。对比电化学性能测试结果可知，Mg掺杂的Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.09、0.12)样品的 CV曲线中的氧化-还原电位差明显减小，循环稳定性均好于商用材料。因此，适当的Mn和Mg共掺杂量使晶格涨缩更小，从而循环稳定性提高，与文献[19-21]结果相一致。

图7 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2在(a)充放电前及(b)循环后(b)的XPS谱图Fig.7 XPS spectra of the Mn2p for the Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2(a)before charge and(b)after cycling

3 结论

采用缓冲溶液法制备Mn、Mg共掺杂材料Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2(x=0.06、0.09、0.12)，并对其性能进行研究，得出以下结论：

(1)物相分析中，掺杂后的Ni0.82Mn0.18-xMgx(OH)2样品与β-Ni(OH)2衍射峰峰型一致，但晶粒细化，可使活性材料与电解液接触更加充分，有利于提高活性物质利用率。

(2)CV曲线显示，Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2与Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2的氧化还原峰电位差明显小于商用β-Ni(OH)2，电极反应的可逆性较好。

(3)在100 mA·g-1电流密度下进行恒流充放电时，Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2的放电比容量最高，为253.4 mAh·g-1。同等条件下，β-Ni(OH)2样品的放电比容量稍低于Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2样品，为251.4 mAh·g-1;Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2与 Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2样品的放电比容量则更低，分别为190.8和222.9 mAh·g-1。掺杂Mn、Mg元素后，样品的放电电位得到提高。

(4)Ni0.82Mn0.09Mg0.09(OH)2和Ni0.82Mn0.06Mg0.12(OH)2具有较好的循环性能，在500 mA·g-1电流密度下经过30次充放电循环后，放电比容量未见衰减，而商用β-Ni(OH)2和Ni0.82Mn0.12Mg0.06(OH)2的放电比容量则出现不同程度衰减。

综上所述，适当比例的Mn、Mg掺杂(9%Mn、9%Mg)可有效改善β-Ni(OH)2的电化学性能，提高放电比容量，增强循环稳定性。