掺杂La的α-Ni(OH)2的制备及电化学性能

用化学共沉淀法制备掺杂La的Ni(OH)2. 通过X射线衍射和红外光谱对掺杂La的Ni(OH)2进行结构表征, 并采用模拟电池和循环伏安法对其电化学性能进行研究. 研究结果表明: 掺杂La的Ni(OH)2具有与α-Ni(OH)2相似的晶体结构, 具有较大的层间距, 有利于质子的迁移, 其分子中的OH-不再处于自由构型状态, 它与晶格中的水分子发生相互作用, 比未掺杂的Ni(OH)2在晶格层间具有更多的水分子. 当掺杂La的摩尔分数为6.32%时, 掺杂La的Ni(OH)2的放电曲线比较平坦, 具有较高的放电平台、较高的还原电位和析氧电位, 且循环可逆性较好.     

掺杂稀土元素对Ni(OH)2晶格的影响

研究了稀土元素La掺杂对Ni(OH)2晶格的影响,发现通过掺杂,改变了Ni(OH)2晶格常数,降低了Ni^2 的局域能级,引入了大量的正缺陷,相对于未掺杂晶体,其OH^-的数量增多,增大了质子扩散的几率,因而提高了材料的电化学性能。     

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。     

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.     

Ni(OH)2的表面修饰对电极性能的影响

采用化学镀的方法在Ni(OH)2粉末表面微包覆一层Co,Ni膜,以此为活性材料 出了与物理掺杂钴方式相比性能更好的Ni(OH)2电极,找出了一种适用于碱性条件下的化学镀活化液。     

高密度锂离子正极材料前驱体Ni_(0.8)Co_(0.2-x)Al_x(OH)_2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了Co-Al共掺杂的高密度锂离子电池正极材料前驱体Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2(X=0,0.05,0.1,0.15,0.2).研究了不同Co-Al的掺杂比例,NaOH溶液的浓度、滴定速率、烘干方式等因素对前驱体振实密度的影响.XRD分析表明,不同掺杂比例的Ni0.8Co0.2-xAlx(OH)2均为六方层状的β型结构,晶型结构规整.充放电测试表明以此前驱体与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料具有良好的电化学性能.     

三维石墨烯/泡沫镍基底上制备Ni掺杂Co(OH)_2复合材料及其超电容性能

以化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯/泡沫镍(3DGE/NF)为基底,电化学沉积Ni掺杂Co(OH)2纳米片得到三维镍钴双氢氧化物/石墨烯/泡沫镍(3D NixCo1-x(OH)2/GE/NF)复合电极材料,研究Ni掺杂量对材料的形貌及电化学性能的影响.结果表明:在Co(OH)2中掺杂适量的Ni可以改善材料的表面形貌;高质量、高导电性石墨烯的存在促进电极与电解液的电荷传输,加上镍钴的协同作用,能有效提高材料的比容量和循环倍率性能.当Ni掺杂量为34%时,3D Ni0.34Co0.66(OH)2/GE/NF复合电极材料具有最佳的电化学性能,当电流密度为3 A/g时,其在1mol/L的KOH电解液中比容量达到1 714F/g,当电流密度升高到30A/g时比容量仍保持有73%达到1 254F/g,显示出较好的倍率性,且在10A/g的大电流密度下经过500次循环后,比容量保持率为83%.     

Ni2+掺杂TiO2薄膜微观结构及亲水性能

采用溶胶-凝胶法结合浸渍-提拉技术制备Ni2+掺杂TiO2薄膜。利用X线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和接触角测试等表征手段,研究Ni2+不同掺杂量对TiO2薄膜的晶型结构、化学组成、氧化态及光学和亲水性能的影响。研究结果表明:Ni2+掺杂TiO2的晶相主要为锐钛矿,随着Ni2+掺杂量的增加,TiO2晶格发生一定的畸变,掺杂TiO2薄膜的吸收边向可见光范围产生不同程度的红移,与水的接触角逐渐减小。10%Ni2+掺杂TiO2薄膜的接触角仅为12°,表现出良好的润湿性,将在新型自洁净建筑材料具有广阔的应用前景。     

Cu掺杂的NiO的制备及其超级电容器性能

采用低热固相反应法合成掺杂Cu的Ni(OH)2,将其在300℃下热处理得到相应的NiO.电化学测试表明:掺杂量为n(Ni):n(Cu)=100:0.25时,NiO电极的比容量最高,为99～120 F/g,具有良好的充放电性能,而不掺杂的只有83～111 F/g,因此掺杂Cu有利于提高NiO的电化学性能.     

通过添加水溶性材料提高Ni(OH)_2超级电容器的比电容

采用水热法将聚丙烯酰胺(PAM)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为软性模板合成样品Ni(OH)2-PAM,Ni(OH)2-CTMAB和Ni(OH)2.在PAM和CTMAB的作用下,合成出来的样品有了更多的介孔,并且展现出了较宽的尺寸分布.通过扫描电镜(SEM)可以观察到不同的形貌.Ni(OH)2-PAM和Ni(OH)2-CTMAB基电极在1 A/g的放电密度下的比电容分别是1200 F/g和757 F/g,这大大地高于没加水溶性材料合成的Ni(OH)2样品基的电极的比电容,只有113 F/g.因此,适当的添加一些水溶性材料能够提高电极材料的电化学性能.     

锰含量对LiNi0.85-xCo0.15MnxO2结构及形貌的影响

采用共沉淀法先合成出氢氧化物前驱体Ni0.85-xCo0.15Mnx(OH)2,其中X=0、0.1、0.2和0.4,前驱体与Li2CO3在空气气氛中固相烧结制得正极材料LiNi0.85-xCo0.15MnxO2。用XRD、SEM研究了锰含量对材料结构和形貌的影响。研究发现,LiNi0.85Co0.15O2的X射线衍射图中存在微量第二相,而锰掺杂有利于减小反应过程中锂离子损失和镍离子占据锂位,容易形成有序层状结构材料。随着Mn离子替代Ni离子量的增加,晶胞参数a减小,晶胞参数c、c/a及I003/I104值增大。SEM结果表明前驱体和最终产物形貌均随锰含量增加颗粒均匀性增强,粒子尺寸变小,粒径分布变窄。     

C/KOH/Ni（OH）2非对称电容器活化过程电极行为

通过对电极和电极材料的电化学性能测试,分析了C/KOH/Ni(OH)2非对称电容器在活化过程中的正、负电极行为.实验结果表明,表现双电层电化学行为的活性炭负极活化过程相对快速,30周循环后电极性能稳定;Ni(OH)2正极的活化是影响非对称电容性能的关键因素,活化过程中Ni3 在电极上积累,在添加剂的共同作用下,活性物质表层组成发生改变,电极的析氧电位升高,导电性改善,容量性质和快速充放电性能提高.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备与表征

用2次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,使之与LiOH.H2O混合经过2个恒温阶段烧结(600℃恒温6 h、850℃恒温24 h)得到LiNi0.8Co0.2O2材料,探讨了镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度、合成时间等因素对产品的影响,从而优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺.所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达2.94 g/cm3,X射线衍射分析表明该材料具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明材料具有良好的电化学性能.     

掺杂球形氢氧化镍的循环伏安特性

采用循环伏安法研究了Ｎｉ（ＯＨ）２粉末微电极，认为Ｎｉ（ＯＨ）２粉末微电极电化学过程是一个准可逆过程且电极反应在Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＨ之间进行；研究了阳极过程中掺杂元素对Ｎｉ（ＯＨ）２质子扩散系数的影响，发现掺Ｃｏ后比纯Ｎｉ（ＯＨ）２的扩散系数提高近１倍，而掺Ｚｎ后则扩散系数有所降低，掺Ｃｏ和Ｚｎ后Ｎｉ（ＯＨ）２电极氧的析出电位均比纯Ｎｉ（ＯＨ）２的氧的析出电位有所提高。     

添加钙对氢氧化镍结构和电化学性能的影响

通过XRD和循环伏安法研究了添加钙对氢氧化镍结构和电化学性能的影响。其中钙是以离子的形式对氢氧化镍掺杂。结果表明：添加了钙的氢氧化镍的晶粒尺寸变小,比表面积增加,晶体缺陷和畸变增多,提高了质子的传递能力和活性物质的利用率,其中以共沉淀方式添加1%钙的氢氧化镍电极的电化学性能最佳。     

球形Ni(OH)2包覆钴化合物的积分进料工艺

为提高镍电极活性材料之间的导电性,在电极制作过程中需添加适量的导电剂,通过混合式工艺添加的导电剂,其利用率和分布均匀性受工艺条件的限制,得不到可靠的保证。提出了一种积分进料的工艺方法,在球形Ni(OH)2的表面包覆上了一层钴的化合物;并利用扫描电子显微技术（SEM）对包覆效果进行了分析和研究,对积分进料工艺进行了结晶学方面的分析,提出了积分进料工艺的数学模型。结果表明,包覆层分布均匀、稳定;使用改性后材料制备的镍电极,其电阻降低,活性材料的利用率提高,大电流充放电性能得到了明显的改进。     

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.     

添加剂对镍电极充电性能的影响

采用在化学法制备Ni(OH)2过程中用共沉积的方法掺加添加剂,用排水取气法、循环伏发法研究了各种添加剂对镍电极析氧过程的影响。通过对十几种添加剂的考察,认为Sr(OH)2,Co(OH)2和La(OH)3对降低析氧速率、提高充电效率效果比较明显。