非晶納米Ni（OH）-,2-的制備及其結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能研究.pdf

1、非晶納米材料由于其具有小尺寸和表面效應(yīng)，且無序性強(qiáng)，含有很多配位不飽和原子，表現(xiàn)出許多物理與化學(xué)特殊性質(zhì)，并與電化學(xué)活性密切相關(guān)，因此，研究開發(fā)非晶納米材料作為電極活性材料具有的重要理論意義和廣泛開發(fā)應(yīng)用價值。 本文從非晶態(tài)納米材料的角度出發(fā)，通過快速冷凍沉淀法成功制備出了非晶納米氫氧化鎳和其摻雜樣品材料，并研究了其制備的行為規(guī)律，同時采用XRD、SEM、TEM、IR、Raman、TG-DTG等測試方法，研究了所制備的樣品粉體材

2、料的微結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征及物理特性，并以所制備的非晶納米Ni(OH)<,2>樣品粉體合成鎳正極材料，組裝成堿性MH-Ni模擬電池，利用電池性能綜合測試儀以及電化學(xué)工作站測試其電化學(xué)性能，詳細(xì)研究了非晶納米Ni(OH)<,2>的制備工藝條件及對其微結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響和作用機(jī)理。 實驗結(jié)果表明：非晶納米Ni(OH)<,2>的制備體系的pH值、反應(yīng)溫度和攪拌反應(yīng)時間等工藝條件對其微結(jié)構(gòu)與性能有重要影響，當(dāng)反應(yīng)體系條件控制在pH值為11

3、-12，反應(yīng)溫度為55℃，表面活性劑為Tween80時，制得的樣品粉體為非品念，顆粒近似球形，粒度分布均勻，尺寸在50-70nm之間，比表面積為76.209 m<'2>．g<'1>，樣品材料中含有一定量的水分子，具有較多的結(jié)構(gòu)缺陷，無序性強(qiáng)，熱分解溫度較低為286.4℃。 充放電測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與β-Ni(OH)<,2>相比，非晶納米Ni(OH)<,2>放電時間長，放電電壓平臺高達(dá)1.258v，活性物質(zhì)利用率高，質(zhì)量電化學(xué)容最大，

4、達(dá)到349.85mAhg<'-1>，同．具有較好的循環(huán)性能，20次充放電循環(huán)后其容量衰減僅為2.88％；交流阻抗測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非晶納米Ni(OH)<,2>具有較小的電荷轉(zhuǎn)移電阻和較大的擴(kuò)散系數(shù)。 用該方法分別摻雜Ba<'2+>、Ca<'2+>和Cu<'2+>等離子制備的非晶納米Ni(OH)<,2>樣品，發(fā)現(xiàn)摻雜之后樣品結(jié)構(gòu)并未發(fā)生變化，仍為非晶相，形貌趨向不規(guī)則，顆粒粒度變小，結(jié)構(gòu)缺陷和比表面積增大，其分別適量摻雜(2％Ba<'

5、2+>、5％Ca<'2+>和5％Cu<'2+>)能明顯增強(qiáng)其在電極充放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)活化速率和材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抑制非晶納米氫氧化鎳電極的析氧反應(yīng)，提高電極的充電效率和活性物質(zhì)的利用率、放電比容量和放電電壓平臺。 通過對分別摻雜制備的非品納米氫氧化鎳電極充放電后的XRD測試，充電結(jié)束后樣品的非晶念結(jié)構(gòu)沒有改變，發(fā)現(xiàn)適量的Ba<'2+>、Ca<'2+>和Cu<'2+>的摻雜，能有效抑制在電極反應(yīng)中的析晶行為，電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性