均勻沉淀法制備Al取代α-Ni（OH）-,2-及其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究.pdf

1、目前在鎳電極中，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的活性物質(zhì)β-Ni(OH)2的電化學(xué)容量提高的潛力有限，制備穩(wěn)定且具有良好電化學(xué)性能的α-Ni(OH)2成為研究的熱點(diǎn)。本論文在有機(jī)溶劑中采用尿素均相沉淀法制備了Al摻雜改性的的α-Ni(OH)2，它可以在強(qiáng)堿中穩(wěn)定存在，并具有良好的電化學(xué)性能。 在論文的第三章中，作者先對尿素均相沉淀法的各個(gè)工藝條件對制備產(chǎn)物的充放電和循環(huán)性能的影響分別進(jìn)行了研究，摸索出合適的工藝，即采用30％乙醇水溶液，鎳鹽濃度

2、為0.7mol/L，尿素溶液的濃度為4.5mol/L，表面活性劑為溶液總體積的1％(體積比)，反應(yīng)過程中將鎳鹽溶液和尿素溶液流速控制在0.5mL/min，控制反應(yīng)的PH值，同時(shí)快速強(qiáng)烈攪拌，反應(yīng)溫度控制在90℃±2℃，干燥溫度為60℃，將會得到電化學(xué)綜合性能較好，片厚約為10～20nm、具有特殊片狀微觀結(jié)構(gòu)的α-Ni(OH)2，樣品的放電容量達(dá)到320mAh/g。 制備的Al取代α-Ni(OH)2在添加CoO的條件下，放電容量接

3、近390mAh/g，與β-Ni(OH)2相比，充電電壓低50mV左右，平均放電電壓高100mV，具有良好的電化學(xué)性能。循環(huán)伏安研究表明，這種具有特殊片狀結(jié)構(gòu)的α-Ni(OH)2具有很高的電化學(xué)活性，電化學(xué)可逆性良好。且其質(zhì)子擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)大于商業(yè)用β-Ni(OH)2，阻抗分析也表明制備的Al取代的α-Ni(OH)2具有較低的質(zhì)子擴(kuò)散阻抗。 在第五章中，制備了Al和Zn復(fù)合取代的α-Ni(OH)2，獲得一種具有特殊表面片狀結(jié)構(gòu)、片厚約

4、為5～10nm的樣品。在不同含量的Al和Zn復(fù)合取代中，20％(摩爾含量)的Zn單獨(dú)取代不能得到完整的α型氫氧化鎳。Al和Zn的復(fù)合取代有利于降低充電電壓，提高析氧電位，提高充電效率，降低晶粒尺寸和結(jié)晶度，提高樣品的比表面積，使電極具有更好的反應(yīng)可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性。但與Al取代α-Ni(OH)2相比，Ni-Al-Zn-α-Ni(OH)2在放電電壓、放電容量、電化學(xué)活性等方面不具優(yōu)勢。交流阻抗研究表明，Ni-Al-Zn-α-Ni(OH)2

5、電極具有與Al取代α-Ni(OH)2相同的阻抗等效電路圖。 在第六章中，利用尿素均相沉淀法制備了Al、Co復(fù)合取代α-Ni(OH)2，獲得一種具有特殊表面片狀結(jié)構(gòu)、片厚約為5～15nm的樣品。與物理摻雜CoO粉末的α-Ni(OH)2相比，Al-Co復(fù)合取代的α-Ni(OH)2具有較低的充電電壓和較高的析氧電位，具有較好的充電效率，但放電電壓和放電容量則有所降低。循環(huán)伏安測試和質(zhì)子擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算結(jié)果也表明，化學(xué)共沉積Al、Co復(fù)合取