鎳氫電池正極材料制備及其工藝與物化性能研究.pdf

1、是鎳系二次電池的正極材料。鎳氫電池因其高安全性、高比能量且綠色環(huán)保和成本低而得到廣泛應(yīng)用，特別是在電動(dòng)汽車、微電子器件和航天工業(yè)領(lǐng)域更是獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。氫氧化鎳有α和β兩種晶型，充電時(shí)分別轉(zhuǎn)化為γ-NiOOH和β-NiOOH，β-Ni(OH)2的理論容量?jī)H為289mAh/g，而α-Ni(OH)2的理論容量為482mAh/g。
　　本文分別用三種不同陰離子（SO42-、NO3-、Cl-）的鎳源通過超聲波共沉淀法制備了多系列摻雜納米α-Ni

2、(OH)2，其摻雜元素包括Yb、Cu、Y、La中的一種或多種?？疾炝随囋搓庪x子、摻雜元素、緩沖劑等對(duì)Ni(OH)2物化性能的影響，并通過傅里葉變換紅外光譜、X射線衍射、激光粒度、透射電鏡對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。通過充放電容量測(cè)試、循環(huán)伏安特性測(cè)試研究了制備條件及摻雜元素對(duì)樣品電化學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:反應(yīng)條件鎳源、摻雜元素、緩沖劑、制備方法都對(duì)Ni(OH)2晶相有較大影響，鎳源或緩沖劑陰離子較大的半徑有助于α-Ni(OH

3、)2的形成。摻雜離子的種類、半徑、價(jià)態(tài)都直接影響Ni(OH)2的晶相。二元摻雜比單元摻雜時(shí)其產(chǎn)物α-Ni(OH)2比例高。Yb單摻雜樣品的XRD譜線各向異性寬化，晶相以α-Ni(OH)2為主，一次顆粒呈針狀，粒度在50～200 nm之間，晶粒為多晶結(jié)構(gòu)，其平均粒徑隨Yb摻雜量增加而增大。將納米樣品以8Wt％比例與工業(yè)用微米級(jí)球鎳混合制成復(fù)合鎳電極，電極放電比容量隨Yb摻雜比例增大先增大后減小，當(dāng)電極Yb含量為1.44Wt％時(shí)，其放電比容

4、量達(dá)到最大，0.2C倍率下為295.1mAh/g，比純球鎳電極高約60mAh/g，且具有較低充電電壓、較高放電平臺(tái)和較好的循環(huán)性能。
　　通過傅里葉紅外光譜儀表征了各摻雜樣品中陰離子的嵌入情況，結(jié)果表明:源自鎳鹽和鐿鹽的陰離子SO42-、NO3-有效存在于或嵌入α-Ni(OH)2的NiO2晶體層間。隨著Yb摻雜量的增加，樣品的締合羥基吸收峰強(qiáng)度增大，而在3642.6 cm-1處的游離羥基吸收峰依次減弱。
　　通過X射線衍射表

5、征了摻雜元素等條件對(duì)各樣品晶體結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:由于取代離子Y3+、Yb3+、Cu2+和嵌入離子SO42-、NO3-、Cl-價(jià)態(tài)的不同，樣品衍射峰出現(xiàn)不同程度的漂移，嵌入層間的離子半徑越大，峰位左移的程度越大。并且由于不同價(jià)態(tài)離子對(duì)Ni(OH)2晶格點(diǎn)陣干擾程度不同，樣品結(jié)晶度出現(xiàn)明顯差異，離子電荷和半徑越大，對(duì)晶格點(diǎn)陣干擾越大，結(jié)晶度越差。
　　此外，摻雜的陽(yáng)離子半徑大也有助于α-Ni(OH)2形成;用Na2HPO4作緩沖劑