鋅鋁水滑石納米復合材料的制備及其在鋅鎳電池中的應用研究(1)

1、中圖分類號坌i旦UDC乏芏生查博士學位論文學校代碼!!三型密級坌厘鋅鋁水滑石納米復合材料的制備及其在鋅鎳電池中的應用研究PreparationandElectrochemicalPropertiesofNanostructuredZnAILDHCompositeMaterialsforNiZnBatteries作者姓名：楊斌學科專業(yè)：應用化學研究方向：鋅鎳電池負極材料學院(系、所)：化學化工學院指導教師：楊占紅教授答辯委員會主席中南大學

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

3、為下一代鋅鎳電池的新型負極材料。然而，單相的ZnAl一LDH材料本身的導電性較差限制了其電化學性能的進一步提升。因此，將ZnAlLDH材料與導電性較好的碳、金屬等復合，通過發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢，改善復合材料的導電性和機械強度，從而極大地提高復合材料的電化學性能。本文圍繞新型ZnAlLDH納米復合材料的制備和相關電化學性能展開研究，主要內容如下：(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)境中水熱生長結晶，水熱反應24小時后得到了晶形規(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構更加規(guī)則，分布更加均勻，沒有出現團聚現象，ZnAlLDH樣品呈規(guī)則的六邊形晶體結構，質量和純度較高，非常適合應用到鋅鎳電池負極材料中。(2)利用正負電荷之間的靜電力作用，將表面修飾后的碳納米管和ZnAlLDH兩種納米材料結合在一起，生成三維ZnAl一LDH／C：NTs復合物。對復合物的結構

5、進行表征后發(fā)現，CNTs均勻分布在ZnAlLDH納米片表面，形成一種導電網狀結構。將其作為負極活性物質應用到鋅鎳電池中，通過恒流充放電曲線研究、CV曲線測試、電池循環(huán)性能實驗，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)運用銀鏡反應技術，在ZnAILDH納米片表面進行納米銀修飾，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驗，發(fā)現這種銀包覆ZnAlLDH納米片材料具有更高的放電容量、更為