高性能鎳氫組裝電池及電解液對(duì)正極材料的影響.pdf

1、鎳氫電池由于容量高、壽命長(zhǎng)且無(wú)記憶效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、混合動(dòng)力汽車等方面，而層狀氫氧化物Ni-Al LDHs在大電流密度下具有優(yōu)良的充放電性能，有希望被應(yīng)用于大功率鎳氫動(dòng)力電池的正極活性材料。研究表明Ni-Al LDHs在室溫下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但在強(qiáng)堿或高溫環(huán)境中會(huì)轉(zhuǎn)變成β-Ni(OH)2，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。因此，抑制材料的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高材料的電化學(xué)高溫性能對(duì)于Ni-Al LDHs的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　研究發(fā)現(xiàn)[N

2、i4Al(OH)10]OH在60℃下會(huì)因?yàn)锳l3+和強(qiáng)堿反應(yīng)形成Al(OH)4-，從而造成晶格中的Al3+流失，導(dǎo)致Ni-Al LDHs轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ni(OH)2。因此，從熱力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，若電解液中含有Al(OH)4-，則可能會(huì)抑制如上Ni-Al LDHs的轉(zhuǎn)變過(guò)程。將[Ni4Al(OH)10]OH浸泡在含有Al(OH)4-的電解液25天后，XRD分析表明Ni-Al LDHs轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ni(OH)2的過(guò)程得到了一定程度的抑制。此外，恒電位

3、極化表明電解液中含有Al(OH)4-還可以使氧逸出電位升高;在60℃下可以明顯提高電極的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　本論文也報(bào)道了[Ni4Al(OH)10]NO3的自放電情況。研究表明，將正極材料充滿電，在電解液中靜置不同的時(shí)間后放電，放電容量各不相同;且靜置時(shí)間越長(zhǎng)，放電容量越小，容量衰減也就越大。這主要是由于硝酸根離子的氧化還原穿梭反應(yīng)引起的自放電造成的。通過(guò)將NO3-完全用其它陰離子進(jìn)行交換，比如OH-;選取磺化隔膜材料;

4、電解液中添加NaOH等方式在一定程度上可以抑制氧化還原穿梭反應(yīng)引起的自放電行為，電極容量損失減小。
　　此外，不同的添加劑及其含量對(duì)[Ni4Al(OH)10]OH的放電比容量影響很大，因此，研究[Ni4Al(OH)10]OH與添加劑的最佳比例對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。本文使用單純形重心設(shè)計(jì)的方法得到了正極材料放電性能最佳配方:60％的[Ni4Al(OH)10]OH、25％的[Co4Al(OH)10]2CO3以及15％的導(dǎo)電石墨。同