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论文分别采用直接沉淀-水热法和均相沉淀法合成了Al取代α-型Ni(OH)2(Al-α-Ni(OH)2)碱性二次电池正极材料,研究表明,采用直接沉淀-水热法制备的18.3％Al取代的α-Ni(OH)2的比放电容量为350mAh/g,同时当Al含量为10％时得到一种α-型和β-型两相混合的新型材料,该材料最高放电容量可达到333mAh/g,其循环稳定性较好。均相沉淀法采用尿素为沉淀剂,在没有表面活性剂和模板的条件下制备出了多孔Al-α-Ni(OH)2微球,该材料结构稳定、容量高、循环稳定性好。尤其是Al含量为10％时得到的α-Ni(OH)2材料最高容量达350mAh/g,在1C循环150周之后其容量仍保持为320mAh/g。
论文以均相沉淀法制备的材料为前躯体,采用CoOOH纳米棒对其表面进行修饰,通过XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS等对包覆前后的样品的结构、形貌和表面化学状态进行了表征,通过恒电流充放电测试、循环伏安以及交流阻抗测试研究了初始制备材料和修饰后材料的高倍率放电性能。研究表明,CoOOH纳米棒随机分散在Al-α-Ni(OH)2微球的纳米片表面或插入到片层之间,形成了-层优良的导电网络,降低了电化学过程中电荷转移阻抗以及质子扩散电阻,从而改善了材料的大倍率放电性能以及循环稳定性,尤其是7wt.％CoOOH包覆的材料,0.2C下最大放电容量可达386mAh/g,2C循环500周之后容量仍保持在300mAh/g以上；而包覆前的材料2C循环500周之后只有235mAh/g。
论文继续研究了以均相沉淀法制备的材料的高温性能,研究发现,均相沉淀法制备样品的高温性能较差,60℃放电容量只有常温时的65％,这是由于温度的升高导致析氧反应的加剧造成的。因此,本工作分别采用金属Co和Y(OH)3对其表面进行了修饰,改善了材料的高温性能。研究表明,金属钴包覆的最佳比例为5wt.％,0.2C、60℃放电容量为283.5mAh/g,Y(OH)3的最佳包覆量为1wt.％,0.2C、60℃放电容量达到315mAh/g,均远高于未包覆样品的高温放电容量。
最后,论文重点合成了β-Co(OH)2、β-CoOOH以及碱式碳酸钴三种钴化合物材料,并研究了其电化学性能。采用XRD、SEM以及TEM对其结构进行了表征,并将其单独作为碱性电池的正极和负极材料进行研究,通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗测试研究了其电化学性能。研究表明：利用Co(Ⅲ)/Co(Ⅱ)电对反应的不可逆性,可将钴化合物作为镍基电池正极材料的添加剂,提高材料的导电性。而Co(Ⅱ)和单质钴之间却存在可逆的氧化还原反应,而且放电容量较高,利用这一特性,又可将一些钴化合物用来改善金属氢化物负极材料的电化学性能。