納米氫氧化鎳的摻雜改性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、MH/Ni電池具有質(zhì)量比容量高、可快速充電、無記憶效應(yīng)、低污染、壽命長等顯著的優(yōu)點(diǎn),在電池行業(yè)被譽(yù)為“綠色電池”,Ni(OH)2是MH/Ni電池正極的主要材料。
  本文采用化學(xué)沉淀法制備了摻雜Co的納米β-Ni(OH)2和摻雜Al的納米α-Ni(OH)2??疾炝薈o和Al的摻雜量和分散劑的種類對(duì)材料物化性能和電化學(xué)性能的影響,并通過原子吸收、紫外可見分光光度法、紅外吸收、X射線衍射、透射電子顯微等測試手段對(duì)所制備的納米材料進(jìn)行了

2、表征。采用粉末微電極體系,通過循環(huán)伏安、恒電位階躍、電化學(xué)阻抗譜等測試方法研究了Co和Al的摻雜量對(duì)制備樣品的電化學(xué)性能和放電性能的影響。采用模擬電池體系,研究了復(fù)合納米Ni(OH)2電極和純納米Ni(OH)2電極放電性能和循環(huán)性能。
  研究結(jié)果表明:當(dāng)摻雜量較小時(shí),理論摻雜量能夠代表制備的樣品中Co和Al的實(shí)際含量;摻雜Co時(shí)生成的樣品屬于β-Ni(OH)2,摻雜Al時(shí)生成的樣品屬于α-Ni(OH)2;分散劑在洗滌過程中難以洗

3、凈,Al的摻雜量增大時(shí)越來越多的H2O和陰離子進(jìn)入α-Ni(OH)2層間;摻雜Co時(shí)制備的樣品主要以片狀和粒狀結(jié)構(gòu)為主,而摻雜Al時(shí)制備的樣品主要以針狀結(jié)構(gòu)為主。
  與微米級(jí)球型Ni(OH)2對(duì)比,摻雜Co以后,樣品的電化學(xué)反應(yīng)的可逆性變好,而摻雜Al以后,電化學(xué)反應(yīng)的可逆性變差了,在摻雜Al的同時(shí)再摻雜Co,電化學(xué)反應(yīng)的可逆性相對(duì)于單摻雜Al樣品又有了一定的改善。當(dāng)Co的摻雜量為5mass%的時(shí)候制備的樣品的質(zhì)子擴(kuò)散系數(shù)最大,

4、達(dá)到了4.294×10-10cm2·s-1。摻雜Al以后樣品的質(zhì)子擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)變小。
  電化學(xué)阻抗譜測試結(jié)果表明:摻雜Co5mass%的納米Ni(OH)2模擬電池的電化學(xué)阻抗Rr要比摻雜Al5mass%的納米Ni(OH)2模擬電池的電化學(xué)阻抗小很多,模擬電池體系阻抗譜測試發(fā)現(xiàn)活化以后模擬電池的電化學(xué)反應(yīng)電阻與活化之前相比有較大幅度的減小。充電時(shí)團(tuán)聚顆粒的表面先被氧化,當(dāng)SOC=80%后顆粒內(nèi)部才開始被氧化。
  摻雜Co納

5、米Ni(OH)2復(fù)合電池的放電平臺(tái)比球鎳的放電平臺(tái)高,樣品的c軸較大時(shí)放電性能較好,樣品在(101)晶面的結(jié)晶度越差時(shí)放電性能越好。當(dāng)Co的摻雜量為5mass%時(shí)樣品的0.2C放電質(zhì)量比容量達(dá)到了271mAh·g-1,比未摻雜納米Ni(OH)2(253mAh·g-1)增加了7%,比相同條件下球鎳質(zhì)量比容量(245mAh·g-1)增加了11%。Al的摻雜量越大,樣品的放電質(zhì)量比容量越少,摻雜Al并沒有對(duì)放電容量的提高起到作用?;旌蠐诫sCo

6、和Al兩種元素時(shí),樣品的放電質(zhì)量比容量都要比單獨(dú)摻雜同量Al樣品的放電質(zhì)量比容量低,放電平臺(tái)要高。1C放電時(shí)個(gè)樣品的放電容量都有所降低。選擇用Tween80作為分散劑時(shí)放電容量最高。
  各復(fù)合納米Ni(OH)2模擬電池的循環(huán)充放電容量都是前20個(gè)循環(huán)逐漸降低,20個(gè)循環(huán)以后容量逐漸增加,直到第80個(gè)循環(huán)以后容量又慢慢降低。摻雜Co5mass%樣品制備的模擬電池在第81個(gè)循環(huán)的0.2C的放電質(zhì)量比容量達(dá)到了274.3mAh·g-1

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