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镍氢电池和锂离子电池由于具有比能量高,循环性能优越、技术稳定、耐过充放电能力好等优点,被广泛应用于各类移动电子产品。近年来,电动汽车以及混合电动汽车的发展对镍氢电池和锂离子电池的性能提出了更高的要求。氢氧化镍作为镍氢电池的正极材料,其性能的优劣直接影响着电池的容量和寿命;而草酸亚铁作为合成磷酸铁锂的前驱体材料,其纯度和粒径的大小直接影响磷酸铁锂正极材料的纯度和放电性能,因而,本文对氢氧化镍和草酸亚铁的合成及电化学性能做了较为系统的研究。
首先本文采用一种可控结晶络合沉淀法合成了具有微纳结构的球形β-Ni(OH)2和掺杂球形β-Ni(OH)2。探索出最佳的合成条件以及掺杂量,借助XRD、FSEM以及TG等测试方法对产品的结构和形貌进行表征。通过恒流充放电和循环伏安实验分别考察了未掺杂产品以及掺杂产品的电化学性能,结果表明复合掺杂1%Zn、5%Co的产品具有最优越的高倍率放电能力和循环性能,它在50C超高倍率下能给出257mAhg-1的放电比容量和高达800周期的循环寿命,充电时间缩短至1.2分钟。
在此基础上,本文提出了一种原子经济络合法合成球形微纳结构的氢氧化镍。该方法以泡沫镍、水和空气中的氧为原料,组装成镍氧电池,通过该电池的自发放电来制备氢氧化镍产品,通过对添加剂浓度、反应温度以及阴阳极本身电化学性能的考察,得出了最佳的实验制备条件,并通过各种测试手段对制得的氢氧化镍的结构、形貌和电化学性能进行表征。
最后,采用控制结晶络合沉淀法制备了高纯度的草酸亚铁,借助XRD、FSEM以及TG等测试方法对产品的结构和形貌进行表征。通过氧化还原滴定、分光光度法以及ICP对产品的纯度进行测试,制得的草酸亚铁纯度最高可达99.7%。