納米氫氧化鎳的摻雜改性研究.pdf

1、MH/Ni電池具有質(zhì)量比容量高、可快速充電、無記憶效應、低污染、壽命長等顯著的優(yōu)點，在電池行業(yè)被譽為“綠色電池”，Ni(OH)2是MH/Ni電池正極的主要材料。
　　本文采用化學沉淀法制備了摻雜Co的納米β-Ni(OH)2和摻雜Al的納米α-Ni(OH)2。考察了Co和Al的摻雜量和分散劑的種類對材料物化性能和電化學性能的影響，并通過原子吸收、紫外可見分光光度法、紅外吸收、X射線衍射、透射電子顯微等測試手段對所制備的納米材料進行了

2、表征。采用粉末微電極體系，通過循環(huán)伏安、恒電位階躍、電化學阻抗譜等測試方法研究了Co和Al的摻雜量對制備樣品的電化學性能和放電性能的影響。采用模擬電池體系，研究了復合納米Ni(OH)2電極和純納米Ni(OH)2電極放電性能和循環(huán)性能。
　　研究結(jié)果表明：當摻雜量較小時，理論摻雜量能夠代表制備的樣品中Co和Al的實際含量；摻雜Co時生成的樣品屬于β-Ni(OH)2，摻雜Al時生成的樣品屬于α-Ni(OH)2；分散劑在洗滌過程中難以洗

3、凈，Al的摻雜量增大時越來越多的H2O和陰離子進入α-Ni(OH)2層間；摻雜Co時制備的樣品主要以片狀和粒狀結(jié)構(gòu)為主，而摻雜Al時制備的樣品主要以針狀結(jié)構(gòu)為主。
　　與微米級球型Ni(OH)2對比，摻雜Co以后，樣品的電化學反應的可逆性變好，而摻雜Al以后，電化學反應的可逆性變差了，在摻雜Al的同時再摻雜Co，電化學反應的可逆性相對于單摻雜Al樣品又有了一定的改善。當Co的摻雜量為5mass％的時候制備的樣品的質(zhì)子擴散系數(shù)最大，

4、達到了4.294×10-10cm2·s-1。摻雜Al以后樣品的質(zhì)子擴散系數(shù)相對變小。
　　電化學阻抗譜測試結(jié)果表明：摻雜Co5mass%的納米Ni(OH)2模擬電池的電化學阻抗Rr要比摻雜Al5mass%的納米Ni(OH)2模擬電池的電化學阻抗小很多，模擬電池體系阻抗譜測試發(fā)現(xiàn)活化以后模擬電池的電化學反應電阻與活化之前相比有較大幅度的減小。充電時團聚顆粒的表面先被氧化，當SOC=80%后顆粒內(nèi)部才開始被氧化。
　　摻雜Co納

5、米Ni(OH)2復合電池的放電平臺比球鎳的放電平臺高，樣品的c軸較大時放電性能較好，樣品在(101)晶面的結(jié)晶度越差時放電性能越好。當Co的摻雜量為5mass%時樣品的0.2C放電質(zhì)量比容量達到了271mAh·g-1，比未摻雜納米Ni(OH)2(253mAh·g-1)增加了7%，比相同條件下球鎳質(zhì)量比容量(245mAh·g-1)增加了11%。Al的摻雜量越大，樣品的放電質(zhì)量比容量越少，摻雜Al并沒有對放電容量的提高起到作用。混合摻雜Co

6、和Al兩種元素時，樣品的放電質(zhì)量比容量都要比單獨摻雜同量Al樣品的放電質(zhì)量比容量低，放電平臺要高。1C放電時個樣品的放電容量都有所降低。選擇用Tween80作為分散劑時放電容量最高。
　　各復合納米Ni(OH)2模擬電池的循環(huán)充放電容量都是前20個循環(huán)逐漸降低，20個循環(huán)以后容量逐漸增加，直到第80個循環(huán)以后容量又慢慢降低。摻雜Co5mass%樣品制備的模擬電池在第81個循環(huán)的0.2C的放電質(zhì)量比容量達到了274.3mAh·g-1