Al代α–Ni(OH)2電極材料的制備與改性研究.pdf

1、論文系統(tǒng)闡述了Ni(OH)2的研究進(jìn)展,基于Al代α–Ni(OH)2在堿液中容易發(fā)生相變和循環(huán)穩(wěn)定性不好等問題做了以下研究工作。
　　1.采用均相沉淀法以硝酸鎳為鎳源合成了不同摩爾比例的Al代α–Ni(OH)2樣品材料。利用XRD、FT–IR和FESEM分析了Al取代量對(duì)Ni(OH)2層間距、層間組成及微觀形貌的影響。結(jié)果表明,所制備的Ni(OH)2樣品材料都為α相;隨著鋁取代量的增加,樣品的晶相結(jié)構(gòu)逐漸變穩(wěn)定,層間距逐漸變大,嵌

2、入氫氧化鎳的層間陰離子逐漸增多。電化學(xué)測(cè)試表明樣品的放電比容量隨著Al取代量的增加,呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢(shì),當(dāng)鋁取代量為15％時(shí)放電比容量最高(320mA·g–1),電化學(xué)性能較好。
　　2.在此基礎(chǔ)上,采用均相沉淀法,分別以硝酸鎳和硫酸鎳為鎳源,制備出層間含有NO3-的Al代α–Ni(OH)2和層間含有SO42-的Al代α–Ni(OH)2樣品材料,研究了不同液相陰離子對(duì)Al代α–Ni(OH)2樣品材料循環(huán)穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)層間

3、含有SO42-的Al代α–Ni(OH)2樣品材料循環(huán)穩(wěn)定性更好。
　　3.在探究出最佳摻鋁比例的基礎(chǔ)上,制備出了Al代α–Ni(OH)2樣品和不同MCNTs復(fù)合量Al代α–Ni(OH)2/MCNTs復(fù)合材料樣品,并對(duì)其進(jìn)行水熱處理。通過物理表征發(fā)現(xiàn)所制備的樣品均為α型,隨著MCNTs復(fù)合量的增加,樣品的層間距變大,渦層結(jié)構(gòu)更明顯,層間陰離子更多。循環(huán)伏安,交流阻抗和充放電等電化學(xué)測(cè)試表明Al代α–Ni(OH)2/MCNTs復(fù)合材料

4、樣品比Al代α–Ni(OH)2具有更低的電化學(xué)反應(yīng)阻抗和更好的循環(huán)穩(wěn)定性,放電性能良好,復(fù)合MCNTs量為1%的樣品效果最好。
　　4.采用“二次合成工藝”,即以高放電比容量的Al代α–Ni(OH)2(核材料,層間含有NO3–的Al代α–Ni(OH)2樣品)為母粒,通過二次沉淀反應(yīng),在母粒表面包覆一層循環(huán)穩(wěn)定性好的純Ni(OH)2(層間含有SO42–的Ni(OH)2樣品,記為子粒),制備出核殼結(jié)構(gòu)Ni(OH)2樣品材料。對(duì)其進(jìn)行X

5、RD、FT–IR表征發(fā)現(xiàn):對(duì)母粒進(jìn)行包覆時(shí),子粒圍繞母粒均勻生長(zhǎng)、層層包覆,不會(huì)出現(xiàn)脫離母粒單獨(dú)成相,生成沉淀的現(xiàn)象;對(duì)其進(jìn)行循環(huán)伏安,交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)包覆了子粒的核殼結(jié)構(gòu)Ni(OH)2樣品材料循環(huán)穩(wěn)定性大幅度提高,包覆量為10%的核殼結(jié)構(gòu)的Ni(OH)2樣品材料在不同充放電電流密度下表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能。
　　5.采用沸堿處理法,原位制備表層為β相、亞表層為α/β相、核心為α相的梯度共晶Ni(OH)2電極材料,并對(duì)