鎳氫動力電池正極材料β型氫氧化鎳表面改性制備技術(shù)及其高溫與高倍率電化學(xué)性能研究.pdf

1、鎳氫電池在幾年前已經(jīng)成功應(yīng)用于電動車和混合電動車中。但是，動力型鎳氫電池需要其正極材料具有高比能量、高比功率和長壽命等特性，因此提高鎳氫電池正極材料的上述特性至為關(guān)鍵。作為動力電池的正極材料球形氫氧化鎳的高溫性能和高倍率充放電性能已經(jīng)成為制約其應(yīng)用于MH-Ni動力電池的重要因素。 本論文圍繞MH-Ni動力電池中正極材料制備技術(shù)和改性技術(shù)進行研究，實驗結(jié)果總結(jié)如下： 采用控制結(jié)晶法制備了高密度β-Ni（OH）2，研究了制備

2、條件及產(chǎn)品晶體結(jié)構(gòu)與其電化學(xué)性能的關(guān)系。在β-Ni（OH）2的合成后期，通過改變反應(yīng)pH值，掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)β-Ni（OH）2的微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，在β-Ni（OH）2表面的產(chǎn)生了新的納米Ni（OH）2晶.XRD結(jié)果表明：處理后的β-Ni（OH）2的FWHM001和FWHM101增大。存在納米Ni（OH）2晶粒的β-Ni（OH）2樣品具有更高的比容量，材料在50℃，0.2C充放電達到額定容量的85％以上。 通過化學(xué)沉淀方法，在制

3、備的球形β-Ni（OH）2基體包覆Co（OH）2，Ca（OH）2，Y（OH）3，Yb（OH）3，研究包覆對基體結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能的影響，以提高球形氫氧化鎳的高溫性能。實驗表明：包覆Co（OH）2的β-Ni（OH）2電化學(xué)電導(dǎo)明顯提高；稀土元素大幅度提高鎳電極的高溫充放電性能；復(fù)合Co-Y氫氧化物的包覆明顯提高了β-Ni（OH）2的電化學(xué)性能，在60℃條件下，1C充電3C放電的條件下，鎳電極充放電效率在90％以上。摻雜Ca，Y的含量過

4、高，會形成過多Ca（OH）2，Y（OH）3單獨相，材料的電導(dǎo)性和電化學(xué)性能會迅速變差。 恒電流充放電，循環(huán)伏安和交流阻抗譜實驗結(jié)果表明，不同摻雜元素的鎳電極在高溫充放電過程中的表現(xiàn)有一定差異；25℃條件下，β-Ni（OH）2擴散系數(shù)隨Co（OH）2包覆量增大而增大，60℃條件下，Co-Yb復(fù)合包覆β-Ni（OH）2質(zhì)子擴散系數(shù)隨其量的增大而先增大后減小。球形氫氧化鎳的電極過程用R（R1（R2C））等效電路模擬：隨著稀土摻雜元素摻

5、雜量的增大，鎳電極的質(zhì)子擴散電阻呈增大趨勢。 通過在充放電過程的XRD分析，研究包覆球型氫氧化鎳在充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化；CV、EIS研究高溫鎳電極電化學(xué)行為，以及摻雜稀土元素Yb對β-Ni（OH）2高溫電化學(xué)行為的影響機理，結(jié)果表明：稀土元素Yb的包覆量增大，滿充電態(tài)時β-Ni（OH）2的（001）和（100）譜線較放電態(tài)寬化明顯，CV測試說明稀土元素Yb明顯提高β-Ni（OH）2的析氧過電位。在60℃條件下，鎳電極荷電態(tài)不同