MH电极添加剂的电化学性能研究

使用循环放电法，研究在储氢合金中添加适量的钴系添加剂后的电化学性能。结果表明：添加Co、CoO、Co(OH)2的MH电极0．2C放电容量可以从原来的283mAh/g(Alloy)，提高到313ma/g(Alloy Co)、291mAh／g(Alloy CoO)及315mAh／g(Alloy Co(OH)2)，同时在电极中加入Co、CoO、Co(OH）2后，电极在放电过程中发生了Co的氧化反应，为电极提供了容量。     

掺钴系添加剂储氢合金的电化学特性

电池组装成组使用时,耐过放能力成为制约电池组性能的重要因素.通过在储氢合金中掺适量的钴系添加剂,可显著提高电池的耐过放能力、合金粉的循环寿命及电极容量.在电极中加入Co、CoO、Co(OH)2后的放电过程中发生了Co原子被氧化成Co(OH)2的反应,使合金粉容量放完后,负极的电位可以维持在-772mV(vsHg/HgO).Co和Co(OH)2的加入,在放电过程中生成Co氧化物包覆于合金表面,增加了电极表面的双电层电容,提高了合金的电催化活性和放电容量.CoO不能增大合金容量,但是可以提高电极的过放电能力及循环寿命.使用钴系添加剂后,储氢合金的0.2C放电容量可从54.9mA·h提高到61.5mA·h.     

镀Ni废水回收Ni（OH）2在Ni电极材料中的应用

将化学沉淀法回收电镀Ni废液得到的Ni(OH)2作为镍氢电池的正极材料,研究电极各组分对电池充放电性能的影响,并将回收的Ni(OH)2与购买的Ni(OH)2进行对比。实验结果表明:较优的Ni电极组分配比为m(Ni(OH)2)∶m(Ni粉)∶m(乙炔黑)∶m(60%的聚四氟乙烯乳液)=80∶12∶7∶1,电解液浓度为5 mol/L的KOH溶液。所制备电极中回收Ni(OH)2的放电比容量为185.04 mA.h/g,高于购买的Ni(OH)2的放电比容量,且在0.1C倍率下循环性能稳定。     

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%.     

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.     

纳米多孔Co的磷化物制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化、水热合成和化学气相沉积制备纳米多孔Co、NiCo(OH)₂/Co和NiCo(OH)₂-P复合电极. 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征电极材料的物相和形貌结构. 在1 mol·L^－1的KOH溶液中,运用线性扫描伏安曲线(LSV)、交流阻抗谱(EIS)、循环伏安曲线(CV)等测试电极的电催化析氢性能. 结果表明:纳米多孔Co、NiCo(OH)₂/Co、NiCo(OH)₂-P电极材料的析氢性能依次增加,化学气相沉积(CVD)磷化后的纳米多孔NiCo(OH)₂-P在10 mA·cm^－2电流密度下,其过电位为139 mV,Tafel斜率为123.57 mV·dec^－1,双电层电容为30.16 mF·cm^－2. 经过1 000圈循环伏安耐久性实验后,纳米多孔NiCo(OH)₂-P电极在10 mA·cm^－2电流密度下,析氢过电位仅相差7 mV,表现出良好的析氢稳定性.     

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.     

高密度球形LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的制备及性能

采用控制结晶法合成球形 β- Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 ,与L i OH.H2 O 混合 ,在 75 0℃通 O2 热处理 8h 合成球形L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末。用 X光衍射和扫描电镜分析对 β- Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 和 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末的结构进行了表征。充放电测试表明该球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料具有优良的电化学性能 :首次充电比容量为 2 17m A.h.g- 1 ,放电比容量为172 m A.h.g- 1 ,5 0次充放电循环后保持初始放电比容量的97.5 %。该球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 粉末的振实密度高达 2 .8g.cm- 3,远高于一般非球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料。高密度球形 L i Ni0 .8Co0 .2 O2 正极材料用于锂离子电池可以显著提高电池的能量密度。     

导电剂镍粉对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响

采用放电容量、循环寿命、伏安特性、高倍率放电、交流阻抗等方法研究不同导电剂镍粉含量对La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7合金电极电化学性能的影响。结果表明:La0.7Mg0.3Ni2.6Co0.7+xwt%Ni(x=0.0,5.0,7.5,10.0,12.5)合金电极的放电容量分别为388.0、410.7、409.6、412.2、421.3 mAh/g,高倍率放电性能HRD1200从40.2%(x=0.0)增大到75.7%(x=12.5),同时合金电极的电荷转移阻抗明显降低,添加导电剂镍粉有利于电流在电极中分布趋于均匀化,增大了活性物质的填充量,促使合金电极的放电容量增加。电荷转移阻抗的降低有利于氢原子在合金内部扩散,从而有效地改善合金电极的高倍率放电性能。     

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.     

LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05正极材料的合成表征及表面包覆

采用溶胶-凝胶法合成了锂锰尖晶石正极材料LiMn2-2xCoxCrxO3.95F0.05(x=0.05、0.1),并用沉淀法在其表面包覆2%的TiO2.XRD和ESEM分析表明掺杂样品以及掺杂之后再包覆TiO2的样品依然保持尖晶石结构,样品颗粒大小分布都较均匀.电化学性能测试显示LiMn2O4的首次放电容量为124.4 mA.h/g,50次循环后容量损失43.2%,而多元掺杂样品LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05的初始放电容量分别为114.7和103.4 mA.h/g,100次循环后容量损失为9.7%和4.1%.LiMn1.9Co0.05Cr0.05O3.95F0.05包覆2%TiO2和LiMn1.8Co0.1Cr0.1O3.95F0.05包覆2%TiO2样品的初始放电容量为109.3和96.6 mA.h/g,100次循环后容量损失为5.0%和3.5%,经过改性后材料的循环性能得到改善.     

锂离子电池正极材料锂镍钴氧化物的制备

以Ni0 .8Co0 .2 (OH) 2 和LiOH·H2 O为原料 ,采用固相烧结法合成了锂离子电池正极材料LiNi0 .8Co0 .2 O2 ,并用正交试验法对反应温度和反应时间等因素进行了优化 .结果表明 ,通过严格控制各影响因素可以制得结构和性能优良的锂镍钴氧化物正极材料 ,其首次放电比容量大于 1 6 0mA·h/ g ,松装密度大于 2 .0 g/cm3.     

Zn4 Si2 O7 (OH)2纳米带的合成及其电化学性能研究

以介孔氧化硅SBA-15为硅源,Zn(NO3)2·6H2O为锌源,碱性条件下于220 ℃进行水热反应,合成了束状纳米带形貌的异极矿Zn4Si2O7(OH)2·H2O. 产物经过500 ℃焙烧,对焙烧产物进行了XRD表征. 结果表明得到了产物Zn4Si2O7(OH)2,且由SEM表征可得焙烧后产物形貌无明显变化,仍为束状纳米带,长度约为十几微米. 以Zn4Si2O7(OH)2束状纳米带做为电极材料研究其电化学性能(锂电池组装材料为活性物质、乙炔黑、聚四氟乙烯,质量比为7:2:1),放电循环性能图表明在电流密度为0.1 A/g时,Zn4Si2O7(OH)2纳米带的首次放电比容量达到1 176 mAh/g. 但是,随着循环次数的增加,放电比容量逐渐衰减,可能在电化学反应过程中发生不可逆反应.     

锆基纳米复合储氢材料HTQAB_(2.1)/Mg的微结构与电化学性能

采用球磨复合+烧结处理(BMS)及机械复合+烧结处理(MMS)两种方法制备了Zr0.9Ti0.1(Ni0.57V0.10Mn0.28Co0.05)2.1 X%Mg(X=10,20)锆基纳米复合储氢材料·经XRD、TEM SAED分析表明,BMS和MMS的复合储氢材料皆由MgCu2型立方结构的单一C15 Laves相Zr基合金和密排六方结构的Mg金属构成,未发现两者之间的合金化效应·电化学测试表明,在60mA/g电流密度下,复合材料(MMS、BMS)活化性能好·MMS电极的最大放电容量为410mAh/g(X=20),而BMS的放电容量为360mAh/g(X=20)·在大电流密度下(≥3000mA...     

针形纳米氢氧化镍的制备及其对镍氢电池性能的影响

以吐温-80为分散剂,在超声波容器中采用沉淀法制备出了氢氧化镍。研究了反应体系在不同PH值下对粉体密度的影响,用XRD和TEM对样品进行了表征,将制得的纳米氢氧化镍与市售微米级球镍以6%的比例混合制成模拟电极并测试其电化学性能,结果表明所制备的材料为纳米级β-Ni(OH)2,微观形貌为针形,且复合模拟电极的放电容量达到256.7 mAh/g,比纯球镍电极提高11%。     

稀土元素R对储氢合金(LaRMg)(NiCoAlZn)_(3.5)相结构和电化学性能的影响

以(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5(R=La、Ce、Pr、Nd、Gd、Y和Sc)合金为研究对象,研究稀土元素R部分替代La后对合金相结构和相组成及电化学性能的影响.XRD和EPMA方法分析结果表明,合金(LaRMg)(NiCoAlZn)3.5退火组织主要由Ce2Ni7型相(或Gd2Co7型)、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Ce、Pr和Nd元素的替代对合金相组成没有明显影响,而Gd元素替代使合金中CaCu5型相明显减少,Ce2Ni7型(或Gd2Co7型)相显著增加,其相丰度达到79.03%;Y和Sc元素替代时合金中Gd2Co7型相基本消失.电化学测试和分析表明, 稀土元素R替代La后对合金电极活化性能影响不大,其中Nd、Gd、Y和Sc部分替代La在一定程度上提高合金的最大放电容量,而Gd元素替代时合金电极容量最高达到343.1 mAh/g;Gd和Nd元素部分替代La使合金电极的循环稳定性得到明显提高,S100分别达到95.3%和93.0%.此外,Sc部分替代La能有效改善合金电极的高倍率放电性能.     

LiNi0.5Co0.5O2的制备及其电化学性能

分别以碳酸盐和氢氧化物为原料,合成了LiNi0.5Co0.5O2.研究结果表明:用氢氧化物为原料,在氧气气氛中,适当提高合成温度和延长反应时间均有利于LiNi0.5Co0.5O2晶格结构的完整;在740 ℃和氧气气氛下,以氢氧化物为原料反应15 h可以合成结构理想的LiNi0.5Co0.5O2;LiNi0.5Co0.5O-2的初始放电容量与LiCoO2的初始放电容量相当,达到141.3 mA·h/g,以LiNi0.5Co0.5O2为正极的电极系统具有稳定的电压输出和良好的循环性能,经200次循环后放电容量保持率为82%,可作为LiCoO2的廉价替代物.     

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.     

掺杂金属氧化物贮氢电极的电化学性能

研究了掺杂金属氧化物Fe3O4和Cr2O3贮氢电极MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4(Mm: 混合稀土)的电化学性能.结果表明,Fe3O4和Cr2O3的掺杂均使贮氢电极的放电容量增大和充电效率提高,且活化性能得到改善,活化次数减少到3～5次.Cr2O3的掺杂可使贮氢电极的放电过电位减少3.0 mV、快速放电能力(放电电流密度为500 mA*g-1)提高8.1%,同时改善了电极的循环稳定性;在同样条件下,Fe3O4的掺杂使电极过电位增大50.2 mV、快速放电能力降低11.6%,并导致电极的电荷保持能力下降.从MmNi3.5Mn0.4Co0.7Al 0.4电极的综合性能考虑,Cr2O3的掺杂对改善贮氢电极的电化学性能是有利的.     

锂离子电池正极材料LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2的制备及性能

采用共沉淀法制备前驱体,并采用高温固相法合成单相层状结构LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 材料(R-3m 空间群).用X 射线衍射、恒电流充放电方法对所合成材料与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 材料进行结构和电化学性能对比分析.研究结果表明,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有有序的二维层状结构,在2.75～4.3 V 电压区间以0.1C 倍率进行充放电,首次放电容量、效率分别为152.3 mA·h/g 和84.4%,LiNi0.3Co0.4Mn0.3O2 具有更高的放电平台率,首次放电时3.6 V平台率为95.0%;以0.2C 倍率进行30 次充放电循环后,放电容量保持率为初始容量的97.4%.