碳復(fù)合氫氧化鎳材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、由于能源緊缺和城市環(huán)境污染等問題的日益加劇，發(fā)展以電池為動力驅(qū)動的純電動汽車（Electric Vehicle）或混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle）等交通工具，是解決該問題的有效途徑。鎳氫（MH/Ni）電池是一種新型高能蓄電池，是電動車開發(fā)應(yīng)用過程中具有現(xiàn)實(shí)運(yùn)用性的動力源。MH/Ni電池的正極活性物質(zhì)為Ni(OH)2。Ni(OH)2的電化學(xué)活性本質(zhì)上取決于其晶體結(jié)構(gòu)，其層間堆垛方式和結(jié)構(gòu)缺陷能夠提高 Ni(O

2、H)2的性能。因此本文利用 Co的摻雜和石墨烯、碳纖維復(fù)合增加結(jié)構(gòu)的缺陷，降低結(jié)晶度，來提高的Ni(OH)2電化學(xué)性能。本文主要做了以下幾個(gè)方面的研究：
　　1、采用水熱法利用尿素為沉淀劑制備 Co摻雜的α-Ni(OH)2，與水熱法制備的純α-Ni(OH)2進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，摻雜Co的α-Ni(OH)2是由納米棒組成的花狀球體，Co摻雜的α-Ni(OH)2復(fù)合物的循環(huán)伏安的氧化還原峰之差小于純α-Ni(OH)2的，放電時(shí)間是純

3、α-Ni(OH)2的1.5倍，隨著電流密度從0.2增大到2 A?g?1，純α-Ni(OH)2電容量衰減了67％，然而，Co摻雜的α-Ni(OH)2復(fù)合物的電極隨著電流密度從0.2增大到5 A?g?1，電容量衰減了16%。Co摻雜的α-Ni(OH)2復(fù)合物的電極具有更大的比容量。
　　2、制備了Co摻雜含量不同的α-Ni(OH)2，分別采用XRD，SEM，IR和CV等測試技術(shù)對其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明，1:1含量的Co摻

4、雜的α-Ni(OH)2復(fù)合物的電化學(xué)性能最好，但是其他含量的Co摻雜的α-Ni(OH)2的性質(zhì)仍然比純α-Ni(OH)2的要好。
　　3、用氨水為沉淀劑，采用水熱法制備純β-Ni(OH)2和Co摻雜的β-Ni(OH)2，并對制備出的樣品通過XRD、SEM和FTIR等方法對樣品的晶相、形貌和官能團(tuán)進(jìn)行了表征。從XRD圖譜中看出制備的Ni(OH)2是β相的，從SEM圖中觀察到純Ni(OH)2和Co摻雜的Ni(OH)2復(fù)合物都是有片組成

5、的花狀的球體。Co摻雜的β-Ni(OH)2復(fù)合物的循環(huán)伏安和放電性質(zhì)比純β-Ni(OH)2的要好些，通過交流阻抗測試，可以看到，Co摻雜的β-Ni(OH)2復(fù)合物的半徑小于純β-Ni(OH)2的半徑，得出Co摻雜的β-Ni(OH)2復(fù)合物電極與純β-Ni(OH)2相比，有較低的阻力和更好的電容性。Co摻雜的α-Ni(OH)2復(fù)合物的放電時(shí)間是Co摻雜的β-Ni(OH)2的2.4倍，Co摻雜的α-Ni(OH)2的CV曲線有很好的對稱性，而

6、 Co摻雜的β-Ni(OH)2復(fù)合物的對稱性差，所以 Co摻雜的α-Ni(OH)2有很好的可逆性，而 Co摻雜的β-Ni(OH)2則差些。
　　4、利用水熱法將質(zhì)量比是1:20和1:40的石墨烯與α-Ni(OH)2進(jìn)行復(fù)合，通過 XRD，SEM，IR和CV等測試技術(shù)對其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。研究表明，隨著電流密度的改變，質(zhì)量比為1:40的復(fù)合物電容量衰減的比1:20的要少。復(fù)合石墨烯后電化學(xué)性能得到了改善。
　　5、用靜