Ni-Al–LDH-納米碳原位復(fù)合電極材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著電動工具的大力倡導(dǎo)及快速發(fā)展和移動電子產(chǎn)品消費(fèi)的日益增長,高容量和高功率特性已成為當(dāng)前二次電池研究中面臨的不可回避關(guān)鍵核心問題。而金屬氫化物鎳(MH-Ni)電池的正極活性材料 Ni(OH)2是一類低導(dǎo)電性的半導(dǎo)體電極材料,這直接限制了其高功率特性的提高。將Al3+金屬離子引入到骨架鎳層中,得到層間距更大的且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的水滑石型鎳鋁雙金屬氫氧化物(Ni/Al?LDH),提高了材料表面的導(dǎo)電性,但無法提高材料體相內(nèi)部的導(dǎo)電性。碳納米材料由

2、于具有良好的電子導(dǎo)電性、穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)和較高的拉伸強(qiáng)度等獨特性質(zhì),非常有望作為 MH?Ni電池新型的添加劑。目前碳納米管和氧化石墨烯已經(jīng)在鋰離子電池、燃料電池、超級電容器等電化學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng),并取得了令人振奮的結(jié)果。為了改善Ni(OH)2的導(dǎo)電性,提高其作為鎳氫電池正極材料的倍率性能,本論文通過均相沉淀法將液相中現(xiàn)場生成的 Ni/Al?LDH負(fù)載于多壁碳納米管(MCNTs)、氧化石墨烯(GO)表面,形成一種高性能的復(fù)合電極活性

3、材料。
　　1.采用均相沉淀法成功制備了MCNTs復(fù)合質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0％、1%、3%和5%的Ni/Al?LDH/MCNTs原位復(fù)合電極活性材料。采用 XRD、FT?IR、Raman和FESEM表征了材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌,發(fā)現(xiàn)復(fù)合MCNTs沒有改變Ni/Al?LDH的晶型結(jié)構(gòu)。采用CV、EIS和充放電測試研究了該復(fù)合材料作為鎳氫電池正極材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明,在Ni/Al?LDH中復(fù)合MCNTs能夠提高材料的電化學(xué)活性,降低電化

4、學(xué)反應(yīng)電阻,顯著改善材料的大電流充放電性能。其中MCNTs含量為3%的Ni/Al?LDH/MCNTs復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)性能。
　　2.采用均相沉淀法成功制備了GO復(fù)合質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.2%、0.5%、0.8%和1.0%的Ni/Al-LDH/GO原位復(fù)合電極活性材料。采用XRD、FT?IR、Raman和FESEM表征了材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌,發(fā)現(xiàn)復(fù)合 GO沒有改變 Ni/Al?LDH的晶型結(jié)構(gòu),但使Ni/Al-LDH的層間

5、距增大,層間含有更多的水分子和陰離子。采用 CV、EIS和充放電測試研究了該復(fù)合材料作為鎳氫電池正極材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明,在Ni/Al?LDH中復(fù)合GO能夠提高材料的電化學(xué)活性,降低電化學(xué)反應(yīng)電阻,顯著改善材料的大電流充放電性能。其中GO含量為0.8%的Ni/Al?LDH/GO復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)性能。
　　3.在以上兩部分實驗基礎(chǔ)上,制備了一系列 MCNTs和 GO不同復(fù)合質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Ni/Al?LDH/ MCNTs/G