Ni(OH)2-RGO復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鎳氫電池作為一種高能量電池，具有容量高、壽命長(zhǎng)、功率大、可快速充放電、無(wú)污染等特點(diǎn)，已經(jīng)成為競(jìng)爭(zhēng)研究的對(duì)象，并且是二次電池的發(fā)展的重要方向之一。Ni-MH電池的正極是以Ni(OH)2作為電極活性材料，以各種稀土儲(chǔ)氫合金作為負(fù)極電極活性材料，近幾年，由于Ni-MH電池的負(fù)極活性材料稀土儲(chǔ)氫合金的發(fā)展越來(lái)越迅速，負(fù)極的容量在很大程度上被提高，如今已經(jīng)達(dá)到了1600mAh·g-1，然而作為正極材料的β-Ni(OH)2理論容量只有289.4mA

2、h·g-1，因此正極材料嚴(yán)重制約了鎳氫電池容量的提高。
　　本論文針對(duì)鎳氫電池正極材料的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，以及還原石墨烯在電極材料中的應(yīng)用，對(duì)鎳氫電池正極材料的合成方法進(jìn)行了改進(jìn)，著重研究了以碳材料還原石墨烯為基體復(fù)合氫氧化鎳電極材料的制備方法，并通過(guò)改變氧化石墨與氫氧化鎳質(zhì)量比、水熱反應(yīng)溫度、沉淀劑和還原劑一系列因素，探究其對(duì) Ni(OH)2/RGO復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響。
　　首先采用Hummers方法，以石墨粉為

3、原料制備出了氧化程度較高、結(jié)構(gòu)較規(guī)整且易于在水中發(fā)生溶脹而層離的氧化石墨(GO)，然后將GO超生分離于去離子水中，能夠得到分散比較均勻的褐色氧化石墨烯的懸濁液。
　　以氧化石墨和六水合硝酸鎳為原料，用化學(xué)沉淀法使氫氧化鎳與氧化石墨烯進(jìn)行復(fù)合，再以水合肼為還原劑水熱還原氧化石墨，成功制備了Ni(OH)2/RGO復(fù)合材料。并研究了GO與Ni(OH)2不同比例時(shí)，Ni(OH)2/RGO復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能受到怎樣的影響。然后測(cè)試復(fù)合材料

4、的電化學(xué)性能，得到當(dāng)GO與Ni(OH)2質(zhì)量比為1:8時(shí)所得的放電比容量最大，在0.2C倍率下高達(dá)348.5mAh·g-1，在10C的大倍率充放電下也能夠達(dá)到257.7mAh·g-1，并且循環(huán)性能優(yōu)異。
　　最后探究性的設(shè)計(jì)了三水平四因子正交試驗(yàn)，對(duì)不同反應(yīng)溫度、氧化石墨與氫氧化鎳不同質(zhì)量比、不同沉淀劑、氧化石墨不同還原劑四個(gè)影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，四因子按著還原劑、沉淀劑、質(zhì)量比、溫度的順序影響復(fù)合材料的放電比容

5、量。當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為100℃、質(zhì)量比選擇1:12、沉淀劑為尿素、還原劑為硼氫化鈉時(shí)，得到α/β-Ni(OH)2/RGO復(fù)合材料，其在0.2C倍率下放電比容量為388.9mAh·g-1；當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為100℃、質(zhì)量比為1:8、沉淀劑為氨水、還原劑為二氧化硫脲時(shí)，得到β-Ni(OH)2/RGO復(fù)合材料在0.2C倍率下放電比容量高達(dá)341mAh·g-1，而且10C放電倍率下仍能達(dá)到242.2mAh·g-1。循環(huán)伏安測(cè)試表明， Ni(OH)2