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。     

球形Ni(OH)2粒径分布对电化学活性的影响

以不同粒径球形Ｎｉ（ＯＨ）２为活性材料，以泡沫镍为导电基体制备氢氧化镍 电极，进行活性检测，结果表明，以按一定粒径比例混合的Ｎｉ（ＯＨ）２为活性物质所制备的电极，其电化学活性最高。     

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.     

球形Ni(OH)_2粒径分布对电化学活性的影响

以不同粒径球形Ni(OH)2为活性材料,以泡沫镍为导电基体,制备氢氧化镍电极,进行活性检测.结果表明,以按一定粒径比例混合的Ni(OH)2为活性物质所制备的电极,其电化学活性最高.     

纳米管Ni3(NO3)2(OH)4的热分解动力学研究

用硝酸镍和十二烷基苯磺酸钠在乙醇溶剂中进行溶剂热反应，制得了碱式硝酸镍纳米管，做出了该化合物的TG和DTG曲线，并采用积分法中的Coats-Redfem法和微分法中的Achar，对其热分解过程的非等温动力学数据进行处理，得到了热分解反应的动力学参数和最可儿反应机理函数．     

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.     

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.     

碳布负载的ZnO/C/Ni(OH)2纳米阵列的构建及电化学性能

以碳布(CC)为基体、氧化锌纳米棒为模板,2-甲基咪唑为有机配体,采用水热与高温碳化方法,在碳布表面构建氧化锌纳米棒阵列复合材料(ZnO/C);利用电沉积法在ZnO/C复合物表面生长氢氧化镍(Ni(OH)_2)纳米片,获得碳布负载的氧化锌/碳/氢氧化镍(ZnO/C/Ni(OH)_2)核壳结构纳米棒阵列。对获得的复合材料进行形貌和结构表征,并对其电化学性能进行了测试。结果表明:复合物纳米棒阵列均匀生长在碳布表面,纳米棒外层由纳米片状Ni(OH)_2相互交叉堆叠而成;该复合材料作为超级电容器的电极材料时,在1.0 A/g的电流密度下比容量可以达到1 051.9 F/g;当电流密度增大到10 A/g后,比容量仍有644.5 F/g;在5.0 A/g的电流密度下进行5 000次循环充放电后,复合电极的比容量仍保留87.1%,展现出良好的电化学性能。     

β-Co(OH)_2的制备及其电化学性能的研究

在室温条件下,采用固相反应法以CoCl2·6H2O和NaOH为原料合成了Co(OH)2,采用XRD和热重分析对反应产物进行的结构分析表明,得到的Co(OH)2为单一相的β-Co(OH)2.电化学测试分析表明,Co(OH)2作为电极材料的放电容量达到466 mAh/g,远远高于商品AB5合金.目前存在的主要问题是β-Co(OH)2电极电位偏高(达-783 mV,vs.Hg/HgO电极)和在充放电循环时放电容量波动较大.     

快淬AB5型稀土储氢合金的微结构与电化学性能

采用磁悬浮感应熔炼法和快淬法制备了Mm0.3Ml0.7Ni3.55Co0.75Mn0.4Al0.3稀土储氢合金,系统研究了快淬速度对合金微结构和电化学性能的影响.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明,快淬态合金中出现了新相LaNi3和La2Ni3,且LaNi3和La2Ni3相含量随快淬速度的增大而增大.电化学性能测试表明,合金的放电特性和最大放电容量随快淬速度的增大呈现出先变好后变坏的变化规律,15m/s快淬态合金的放电特性和最大放电容量达到最佳.此外,恰当的快淬速度能明显改善合金的循环稳定性.     

Ni(OH)2/USY分子筛复合材料的制备及其超级电容性能

以USY分子筛为模板,用液相共沉淀方法合成出Ni(OH)2/USY复合材料.用XRD、TEM对Ni(OH)2/USY复合材料的微观结构进行表征分析.结果表明,纳米级高分散、疏松填充的Ni(OH)2材料具有良好的电解质OH-离子电化学可及性和快的扩散速率,循环伏安和恒流充放电测试均表明该材料具有良好的超级电容特性,该材料的单电极比电容高达1 670 F/g.     

纳米Ni(OH)2微粉的低温固相制备

用室温下的固-固反应制备出纳米级Ni(OH)     

金属镍基质上六边形Ni（OH）2纳米片的生长与表征

通过金属镍片与草酸钠的碱性溶液(pH值为12)140 ℃水热反应24 h, 在金属镍片表面原位生长出大面积直立的六边形Ni(OH)2纳米片.采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对产物进行了表征. 结果表明, 六边形Ni(OH)2纳米片为六方相单晶结构, 厚200～500 nm, 对角线长度1.6～3.6 μm. Ni(OH)2纳米片的产量和尺寸随着反应体系中乙醇与水体积比的增加而降低,研究了草酸钠在六边形Ni(OH)2纳米片形成过程中的作用.     

Ni(OH)_2/SBA-15分子筛复合电极材料的制备与超级电容性能

以SBA-15分子筛为载体,采用简单化学沉淀法制备Ni(OH)2/SBA-15分子筛复合材料,用X射线衍射仪、SEM、TEM和电化学工作站等手段研究复合材料的物相和超级电容性能.结果表明,硫酸改性的SBA-15分子筛比纯SBA-15分子筛具有更高的均一性,孔道发生显著变化,比表面积增大.Ni(OH)2/SBA-15复合材料的表面形貌为纳米尺寸的蜂窝孔状结构,活性材料Ni(OH)2由层状结构的-αNi(OH)2构成.电化学性能测试表明,Ni(OH)2/SBA-15复合材料的比容量随着放电电流密度的增大而降低,随着SBA-15分子筛在复合材料中所占质量分数的增大而降低.采用硫酸改性SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料比采用纯SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料具有良好的超级电容性能和动力学性能,材料最高比容量为1 069 F/g.     

Ni(OH)2添加剂对碱性介质中MnO2电极可充性的影响

采用球形Ni(OH)2作为正极添加剂,使MnO2电极在7 mol／L KOH溶液中的可充性得到显著改善.对Ni(OH)2和曾广泛研究的Bi2O2添加剂修饰的MnO2电极的循环伏安图谱进行了对比性分析,初步明确了Ni(OH)2的作用机理.模拟电池恒流充放电实验证明,Ni(OH)2添加剂在实际可充碱锰电池中作用效果明显优于Bi2O3.     

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。     

Cd对氢氧化镍电极性能影响的研究

本文利用阴极极化电沉积法和化学浸渍法分别制备了含Ｃｄ量在５％以内的薄膜式和烧结式氢氧化镍电极，借助循环伏 安和恒电位阶跃等技术考察了薄膜电极在氧化还原过程中质子的扩散系数，结果为１０＾－１０－１０＾－９ｃｍ６２／ｓ；并研究了烧结式电极恒电流放电性能，其放电中值电位较好，在与Ｃｏ同时添加的情况下，该值决定了两者的含量比。     

掺杂球形氢氧化镍电化学行为研究

采用循环伏安法研究了Ｎｉ（ＯＨ）２粉末微电极,认为Ｎｉ（ＯＨ）２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／ＮｉＯＯＨ之间进行．研究了在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电极的析氧电位均比纯Ｎｉ（ＯＨ）２的析氧电位有所提高．     

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.     

椭圆偏振谱学法研究Ni(OH)2/NiOOH电极的性质

应用现场椭圆偏振光谱技术并结合循环伏安法。研究了镍电极表面Ni(OH)2与NiOOH的相互转化，以均匀膜模型拟合实验数据获得表面膜厚度的变化规律，采用以光学参量变化速率(Vop)为参数的椭圆偏振光谱方法能直接反映出体系的特征．Vop参量与表面膜厚度的变化率间存在密切关系,Vop反映了电极表面表面膜厚度的变化率．