混合價態(tài)氫氧化鎳的形貌和電化學性能研究.pdf

1、鎳氫電池具有高功率、高能量密度等優(yōu)點,是動力汽車和混合動力汽車用動力電池的最佳選擇之一。而鎳電極材料電化學性能的提高己成為鎳氫電池發(fā)展的關鍵。
　　 本研究通過化學氧化法制備的納米片狀化學氧化NiOOH作為添加劑摻雜到球形β-Ni(OH)2中得到了新型鎳電極材料Ni(OH)x。采用絡合滴定、XRD、SEM、TEM、SAED等手段表征了樣品的鎳平均氧化態(tài)、形貌及結構,并考察了其作為鎳氫電池正極活性材料的電化學性能。結果表明:納米片

2、狀化學氧化NiOOH隨機的分布在球鎳表面,形成了一層外觀不規(guī)整的三價NiOOH包覆層;摻雜后樣品中鎳平均氧化態(tài)為2.03～2.10;摻雜納米片狀化學氧化NiOOH對提高材料放電性能有顯著效果,其中鎳平均氧化態(tài)為2.05的樣品容量可達300 mAh·g-1(0.2 C),5 C放電倍率下亦可達253 mAh·g-1,大電流(2 C)充放電條件下表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學性能,200次循環(huán)后,容量保持率為96％。經過充放電循環(huán)后的Ni(OH)x(x

3、=2.05)樣品的XRD、TEM及SAED結果表明,在充放電過程中,化學氧化NiOOH的存在使得樣品的結構發(fā)生了變化,從而使樣品在不同倍率下都具有非常好的放電性能。
　　 采用配位沉淀法合成了具有納米片狀結構的混合晶型Ni(OH)2,將化學氧化NiOOH作為添加劑摻雜到片狀Ni(OH)2中,得到了樣品中鎳平均氧化態(tài)介于2.03～2.09的新型電極材料片狀Ni(OH)x。采用XRD、SEM手段表征了樣品的物相特征,結果表明化學氧化

4、NiOOH隨機的分布在片狀Ni(OH)2表面。摻雜納米片狀化學氧化NiOOH對提高材料放電性能有顯著效果。混合晶型Ni(OH)2在0.2 C充放電條件下其放電比容量可達306 mAh·g-1,片狀Ni(OH)x(x=2.07)樣品為326 mAh·g-1,在大電流(2 C)充放電條件下首次放電比容量可達305 mAh·g-1,200次循環(huán)后其放電比容量仍可達278 mAh·g-1。
　　 通過化學氧化法對制備的Al-α-Ni(O

5、H)2樣品表面進行氧化,制備了新型鎳電極材料Al-α-Ni(OH)x,不同處理程度的樣品中鎳平均氧化態(tài)為2.02～2.15。XRD、FT-IR、SEM、TEM、SAED等測試結果表明氧化處理過程中Al-α-Ni(OH)2表面形成了一層結晶度較低的γ-NiOOH包覆層,樣品呈現(xiàn)出核殼式結構。以不同樣品為正極活性物質的鎳氫模擬電池在不同充放電條件下進行充放電測試。結果表明,一定程度下的氧化處理對提高電極放電容量有顯著效果,其中鎳平均氧化態(tài)為