鎳氫電池正極材料配方及其制備工藝.pdf

1、鎳氫電池(Ni／MH)的高比容量和比功率以及環(huán)保等優(yōu)良性能,使鎳氫電池產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)能源領(lǐng)域的重大產(chǎn)業(yè)之一。在各種正極材料中,a-Ni(OH)2因具有良好的性能而備受人們關(guān)注。由于a-Ni(OH)2導(dǎo)電性差,為了提高它的利用率,增大電極放電容量,需添加合適的導(dǎo)電添加劑來(lái)增加活性物質(zhì)和集流體之間以及活性物質(zhì)顆粒之間的導(dǎo)電性,尋找合適的活性物質(zhì)與導(dǎo)電添加劑的添加比例。本文以實(shí)驗(yàn)室已研究的[Ni4Al(OH)10]OH為活性物質(zhì),以通過(guò)化

2、學(xué)共沉淀法合成的Co-Zn、Co-Al、Co-Al-Zn層狀氫氧化物為導(dǎo)電添加劑,通過(guò)單純重心法研究了正極組成的最佳配比,并研究了電極的不同制備條件對(duì)電極充放電性能的影響。研究了不同層間陰離子(CT、SO42-、NO3-)對(duì)層狀氫氧化物電化學(xué)性能的影響。
　　 首先,通過(guò)化學(xué)共沉淀法合成了一系列Co-Al、Co-Zn、Co-Al-Zn的樣品,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,以Co4Al LDH和石墨共同作為Ni／MH的正極添加劑時(shí),經(jīng)過(guò)5次充放電

3、循環(huán)后,[Ni4Al(OH)10]OH的放電容量就達(dá)到330.2 mAh·g-1,在第一次充電電流密度為800 mA·g-1充,放電電流密度為2000 mA·g-1時(shí)就達(dá)到305mAh·g-1,經(jīng)過(guò)200次充放電循環(huán)后,放電容量還有207.1 mAh·g-1。
　　 其次,研究了烘干溫度、烘干時(shí)間和軋壓壓力等電極片制備條件對(duì)電極的充放電性能的影響。結(jié)果表明:將調(diào)成糊狀的樣品嵌入泡沫鎳后在120℃下烘40min,25 MPa下壓制

4、1 min得到的電極片具有較好的充放電性能,經(jīng)過(guò)5次充放電循環(huán)后,放電容量達(dá)到300.1 mAh·g-1,在第一次充電電流密度為800 mA·g-1、放電電流密度為2000 mA·g-1的循環(huán)中,放電容量可以達(dá)到310 mAh·g-1經(jīng)過(guò)200次充放電循環(huán)后,放電容量還能達(dá)到251.2 mAh·g-1。
　　 再次,使用單純形法的單純重心法研究了電極中[Ni4Al(OH)10]OH、Co4AlLDH和石墨的最佳配比。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)

5、配比為[Ni4Al(OH)10]OH(％)=60.06％、Co4Al LDH(％)=11.53％、石墨(％)=24.4％時(shí),[Ni4Al(OH)10]OH在經(jīng)過(guò)30次充放電循環(huán)后的放電容量最高,為311 mAh·g-1。當(dāng)配比為[Ni4Al(OH)10]OH(％)=64.45％、Co4Al LDH(％)=12.27％、石墨(％)=23.28％時(shí),[Ni4Al(OH)10]OH在經(jīng)過(guò)200次循環(huán)后的放電容量最高,為270.5 mAh·g-

6、1。
　　 最后,通過(guò)化學(xué)共沉淀法合成了[Ni4Al(OH)10]X(X=Cl-,SO42-,NO3),研究了不同層間陰離子對(duì)[Ni4Al(OH)10]X電化學(xué)性能的影響。在pH分別為6、7、8、9時(shí)反應(yīng)合成了[Ni4Al(OH)10]NO3,研究了反應(yīng)時(shí)不同pH值對(duì)[Ni4Al(OH)10]NO3電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明:[Ni4Al(OH)10]Cl具有相對(duì)較高的放電容量,經(jīng)過(guò)6次充放電循環(huán)就達(dá)到了最大的放電容量,300.