鎳氫電池正極材料的改性及新型鋰離子電池正極材料的研究.pdf

1、采用稀土元素Lu的化合物作為添加劑，利用機(jī)械混合(Lu<,2>O<,3>)和表面包覆(Lu(OH)<,3>)兩種方式對(duì)球形β-Ni(OH)<,2>進(jìn)行高溫電化學(xué)性能的改性。通過(guò) XRD、SEM、XPS等測(cè)試手段對(duì)所得樣品進(jìn)行表征，采用充電放測(cè)試和循環(huán)伏安測(cè)試等對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能的研究。結(jié)果表明，最佳的外摻比例為3.5wt％(即摩爾比例為1.3mol％)，最佳的包覆比例為0.8 mol％(Lu：Ni)；這兩種添加元素Lu的化合物的方法均可

2、明顯提高析氧過(guò)電位、抑制氧氣的析出并提高鎳電極高溫充電效率，這兩種方法的作用機(jī)理相同；高溫60℃、0.2C倍率下，普通球形β-Ni(OH)<,2>的放電比容量?jī)H為123.6 mAh/g，外摻3.5wt％Lu<,2>O<,3>的球鎳電極的放電比容量可達(dá)230.3mAh/g，而表面包覆0.8mol％Lu(OH)<,3>的球鎳電極的放電比容量可達(dá)233mAh/g；采用表面包覆方式所需的Lu量較低，且所得材料的穩(wěn)定性較好。 采用簡(jiǎn)單易行

3、的均相沉淀法，在反應(yīng)溶液中不含有表面活性劑或模板的情況下，制備了具有規(guī)則形貌的球形多孔α-Ni(OH)<,2>新型材料。球形多孔α-Ni(OH)<,2>新型材料的最佳合成條件是：反應(yīng)溫度為90℃、 [Al<'3+>]/([Al<'3+>]+[Ni<'2+>])比例為20mol％、反應(yīng)時(shí)間為12h。在最佳條件下所得的球形α-Ni(OH)<,2>材料在常溫0.2C倍率的放電比容量可達(dá)到338mAh/g，且循環(huán)性能良好。 研究了α-N

4、i(OH)<,2>材料的高溫電化學(xué)性能，并利用均相沉淀法合成了內(nèi)摻稀土Y元素的α-Ni(OH)<,2>材料，以提高其高溫充電效率。XRD、SEM、TEM、充電放測(cè)試和循環(huán)伏安測(cè)試等結(jié)果表明，內(nèi)摻Y(jié)元素的比例對(duì)所得樣品的形貌、微晶形狀和電化學(xué)性能均有影響；5.8mol％(Y：Ni)為最佳的內(nèi)摻比例；在高溫60℃、0.2C倍率下，內(nèi)摻5.8mol％Y元素的α-Ni(OH)<,2>材料具有250mAh/g的放電比容量，遠(yuǎn)高于不含稀土Y元素的α

5、-Ni(OH)<,2>材料的高溫放電比容量(157mAh/g)。 利用均相沉淀法在球形β-Ni(OH)<,2>表面沉積不同比例的納米α-Ni(OH)<,2>材料，從而得到了新型的α-Ni(OH)<,2>/β-Ni(OH)<,2>復(fù)合材料。這種復(fù)合材料結(jié)合了球形β-Ni(OH)<,2>材料的高密度和α-Ni(OH)<,2>材料的高比容量、高可逆性的優(yōu)點(diǎn)。表征結(jié)果和充電放測(cè)試、循環(huán)伏安測(cè)試等結(jié)果表明，最佳α-Ni(OH)<,2>的包

6、覆比例為20mol％；當(dāng)采用最佳包覆比例時(shí)，復(fù)合材料的放電比容量為271mAh/g，且電化學(xué)可逆性優(yōu)于β-Ni(OH)<,2>材料；此外復(fù)合材料的振實(shí)密度遠(yuǎn)高于α-Ni(OH)<,2>材料。 通過(guò)利用Cl元素取代LiVPO<,4>F材料中的F元素，采用一步水熱法，制備了一種新型氯化磷酸鋰鹽正極材料即LiVPO<,4>Cl材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水熱合成的LiVPO<,4>Cl材料屬于三斜晶系，空間群為P1；形貌為棒狀單晶材料，層間距