鋅鋁水滑石納米復(fù)合材料的制備及其在鋅鎳電池中的應(yīng)用研究(1)

1、中圖分類號(hào)坌i旦UDC乏芏生查博士學(xué)位論文學(xué)校代碼!!三型密級(jí)坌厘鋅鋁水滑石納米復(fù)合材料的制備及其在鋅鎳電池中的應(yīng)用研究PreparationandElectrochemicalPropertiesofNanostructuredZnAILDHCompositeMaterialsforNiZnBatteries作者姓名：楊斌學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究方向：鋅鎳電池負(fù)極材料學(xué)院(系、所)：化學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)教師：楊占紅教授答辯委員會(huì)主席中南大學(xué)

2、二。一四年四月鋅鋁水滑石納米復(fù)合材料的制備及其在鋅鎳電池中的應(yīng)用研究摘要：鋅鎳電池是一種高能量密度的堿性蓄電池，其電池性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鎘鎳和鎳氫電池，加上這種電池原材料豐富，電解液和活性物質(zhì)無毒，電池體系綠色無污染，越來越受到各國研究機(jī)構(gòu)的重視。然而鎳鋅二次電池中常規(guī)負(fù)極材料的放電產(chǎn)物易溶于堿性電解液，從而會(huì)導(dǎo)致電池循環(huán)壽命降低。ZnAl。LDH材料由于其新穎的二維納米結(jié)構(gòu)，在堿性電解液中具有很好的穩(wěn)定性和電化學(xué)活性等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最有潛力成

3、為下一代鋅鎳電池的新型負(fù)極材料。然而，單相的ZnAl一LDH材料本身的導(dǎo)電性較差限制了其電化學(xué)性能的進(jìn)一步提升。因此，將ZnAlLDH材料與導(dǎo)電性較好的碳、金屬等復(fù)合，通過發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢，改善復(fù)合材料的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，從而極大地提高復(fù)合材料的電化學(xué)性能。本文圍繞新型ZnAlLDH納米復(fù)合材料的制備和相關(guān)電化學(xué)性能展開研究，主要內(nèi)容如下：(1)通過離心分離的方法將ZnAlLDH固體沉淀和鹽溶液分離，再重新分散在超純水中，使ZnA

4、l一LDH在超純水環(huán)境中水熱生長結(jié)晶，水熱反應(yīng)24小時(shí)后得到了晶形規(guī)則、大小均一的二維納米片材料。相比于常規(guī)的水熱法和共沉淀法，本方法合成的水滑石結(jié)構(gòu)更加規(guī)則，分布更加均勻，沒有出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，ZnAlLDH樣品呈規(guī)則的六邊形晶體結(jié)構(gòu)，質(zhì)量和純度較高，非常適合應(yīng)用到鋅鎳電池負(fù)極材料中。(2)利用正負(fù)電荷之間的靜電力作用，將表面修飾后的碳納米管和ZnAlLDH兩種納米材料結(jié)合在一起，生成三維ZnAl一LDH／C：NTs復(fù)合物。對復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行表征后發(fā)現(xiàn)，CNTs均勻分布在ZnAlLDH納米片表面，形成一種導(dǎo)電網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。將其作為負(fù)極活性物質(zhì)應(yīng)用到鋅鎳電池中，通過恒流充放電曲線研究、CV曲線測試、電池循環(huán)性能實(shí)驗(yàn)，證明電池的循環(huán)穩(wěn)定性、充放電性能以及電極的放電比容量均有顯著提升。(3)運(yùn)用銀鏡反應(yīng)技術(shù)，在ZnAILDH納米片表面進(jìn)行納米銀修飾，首次制備出銀包覆ZnAl一LDH納米片材料。通過電池的恒流充放電實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這種銀包覆ZnAlLDH納米片材料具有更高的放電容量、更為