Ni(OH)2电化学性能改进研究的现状和展望

氢氧化镍是重要的电池正极材料，其电化学性能的优劣直接决定电池的放电和存储性能。本文介绍了氢氧化镍的充放电机理，简要综述了球形β-Ni(OH)：的改性、纳米Ni(OH)2的开发和掺杂α—Ni(OH)2等的研究现状，并指出鉴于目前β-Ni(OH)2的开发已接近极限，纳米Ni(OH)2及α—Ni(OH)2材料的研究和开发前景将会十分广阔。     

镍-氢电池充放电过程中的化学物理现象及机制

用X射线衍射等方法分析了MH/Ni电池电极过程中电极活性材料β-Ni(OH)₂和AB5合金的精细结构和微结构的变化,并把其与电池性能联系起来,从而揭示了充放电过程的物理现象和物理机制.分析发现：MH/Ni电池的物理导电机制是氢离子在正负极间的定向迁移和运动,氢离子是由氢原子离开和β-Ni(OH)₂来提供,而不是由β-Ni(OH)₂→β-NiOOH的相变来提供.     

掺铝Ni(OH)_2的制备及其电化学性能

利用化学共沉淀方法制备出充放电性能良好的低掺铝量氢氧化镍,并用XRD和IR分析了掺铝氢氧化镍的结构特征.实验结果表明:在氢氧化镍制备过程中适量掺铝可制得比能量较高的α相和β相共存的混合晶型Ni(OH)2,掺铝后α-Ni(OH)2的形成、β-Ni(OH)2相晶粒度的细化及含水量的增加均有利于提高电化学活性.     

α-Ni_(0.8)Co_xAl_(0.2-x)(OH)_(2.2-0.5y)(CO_3)_y·zH_2O配位沉淀法合成和电化学性能

为了改善铝代α-Ni(OH)2的电化学性能,用共沉淀法合成了含不同配比Al3+、Co3+的Ni(OH)2.样品经CT、XRD、FTIR、SEM等表征为α-Ni0.8CoxAl0.2-x(OH)2.2-0.5y(CO3)y.zH2O.恒电流充放电和微电极CV等测试表明:Co3+的摩尔分数在0.02~0.04时,合成的样品作为氢镍电池的正极材料,在放电比容量、电极可逆性和稳定性等方面均得到改善.Co3+发挥了稳定α相结构、增强导电性等多重作用.     

MnO2 对铝代α-Ni(OH)2 电极材料电化学性能的影响

为了改善α-Ni0.809Al0.191(OH)2.191-2x(CO3)x·yH2O的电化学性能,测定了添加不同量MnO2的铝代α-Ni(OH)2电极的恒流充放电和CV等.结果表明,掺3% MnO2能与5% CoO协同作用,改善了铝代α-Ni(OH)2电极的放电比容量、充放电可逆性和循环稳定性.     

铝钴掺杂对Ni（OH）2结构的影响

以NiSO4、Al2(SO4)3、CoSO4为原料,采用化学沉淀法分别制备铝、钴单独掺杂和复合掺杂的Ni(OH)2样品,利用XRD、EDS和SEM对产物的晶型结构、化学成分和微观形貌进行表征.结果表明:掺杂离子种类、数量及掺杂方式等因素对Ni(OH)2粉体的晶型结构、微观形貌均有较大影响.在掺铝量较低时样品为β-Ni(OH)2、α-Ni(OH)2混合相,当铝掺杂量(摩尔分数)大于10%时样品为单相的α-Ni(OH)2,微观形貌呈类球形;钴掺杂的样品为单相β-Ni(OH)2,微观形貌为纳米片构成的花瓣状微球,空隙清晰;Al/Co复合掺杂的样品为不规则层叠状结构的α-Ni(OH)2.     

层状结构α-Ni(OH)_2/膨胀石墨纳米复合材料及其电化学性能

以层状膨胀石墨为模板,采用化学浴沉积法首次制备了α-Ni(OH)2/膨胀石墨(α-Ni(OH)2/EG)层状结构的纳米复合材料,分别利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构.利用热重分析来检测α-Ni(OH)2在复合材料中的负载量.使用循环伏安和恒流充放电测试等表征其电化学性能.结果表明,制备的α-Ni(OH)2/EG纳米复合材料表现出了优异的电化学性能:在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容达到1 180F/g(0.5A/g的电流密度),对应的有效α-Ni(OH)2比电容高达1 920F/g;同时,该复合材料在10A/g的大电流密度下依然能保持较高的比电容(585F/g).优秀的循环稳定性能进一步保证了其成为超级电容器电极材料的合适选择.     

钨酸钠对铝基α-Ni（OH）2电极材料高温性能的影响

以固相共沉积法合成了α-4[Ni0.809 A10.191(OH)2.1-2x(CO3)x]·3H2O,通过外掺不同量的Na2WO4,用作氢镍电池的正极材料,设计、比较了不同温度、不同倍率充放电下的放电比容量和充放电曲线以及微电极CV实验等.结果表明,在不同倍率充放电下,掺1.2wt%Na2WO4时铝基α-Ni(OH)2电极的放电比容量虽然20℃时略降低了,但60℃时提高了11.7%～24.4%,同时提高了高温放电电位.掺Na2WO4提高铝基α-Ni(OH)2正极材料高温比容量主要是通过提高析氧电位改善充电效率实现的.     

高密度球形LiNi0.8Co0.2O2的制备及性能

采用控制结晶法合成球形β-Ni0.8Co0.2(OH)2，与LiOH     

从磷酸二异辛酯-煤油体系反萃制备纳米β-Ni(OH)_2

以磷酸二异辛酯-煤油为萃取体系,通过水热反萃法制备球形纳米级β-Ni(OH)2.采用XRD、TEM和FTIR对样品的物相和形貌进行表征.结果表明,水热反萃法能够制备出均匀分散的球形β-Ni(OH)2,粒径在20~80,nm之间.用制备的β-Ni(OH)2作为镍氢电池正极材料,其电化学测试表明,在室温0.2C下首次放电比容量为285.6,(m A·h)/g;高倍率下具有高的比容量保持率和稳定的循环性,1.0C首次放电的比容量为259.1,(m A·h)/g,是0.2C放电比容量的90.7%,在循环58次后比容量为252.1,(m A·h)/g.