随着电动能源汽车等的发展,对动力电池的要求也在逐步提升。镍铁电池基于其理论比容量高、循环寿命长、耐过充性能好且环保等优点而受到广泛关注。长期以来,国内外诸多学者对镍铁电池的电极材料、电解液等方面进行了深入研究,发挥了镍铁电池更多的优势。本课题选用价格低廉且制备方法简单的三氧化二铁作为铁负极材料,从三氧化二铁的制备方法、电解液浓度及配方的选择、电极金属硫化物添加剂的选用和电解液硫醇添加剂的选用几个方面进行了研究,旨在对其中的一些电极钝化、析氢等问题进行改善。通过溶胶-凝胶法、焙烧法、工业材料后处理等方法制得的材料,采用扫描电子显微镜、能谱系统、X射线衍射分析仪对其形貌、结构等进行了表征。结果表明,不同方法、不同温度制备得到的产物其晶型结构与工业材料是一致的,对应同样的α晶型。溶胶-凝胶法800℃制得的产物与焙烧法850℃、900℃制得的产物都具有很好的放电表现,并且优于工业材料后处理产物的放电表现。同时,表现更好的产物具有更加紧凑集中的排布结构和更小的尺寸。本课题通过向电解液中添加LiOH与Na₂S来提升电池的放电比容量,采用LAND电池测试系统测试单体电池的电化学表现。结果表明,等浓度氢氧化钾电解液中同时加入LiOH与Na₂S的电池比容量大于只加入LiOH的大于二者都不添加的。其中,LiOH与Na₂S都添加入电解液的电池,比容量最高可以达到490 mAh/g,并且能够长期保持稳定,稳定时的比容量约为480 mAh/g。本课题通过向电池负极材料中添加金属硫化物来提升电池的放电比容量,采用LAND电池测试系统测试单体电池的电化学表现。结果表明,硫化亚铁、硫化铋、硫化镍、二硫化铁等几种硫化物均能提升电池放电比容量,NiS提升效果最为明显,且用量很小,一定程度上节约了成本。Bi₂S₃与FeS在用量较多时具有更好的放电表现。考虑添加剂复合的情况,发现复合添加10%NiS+10%FeS时电池放电提升最明显,最高可达到340 mAh/g,稳定时在300 mAh/g。复合添加5%NiS+15%FeS时次之。本课题通过向电解液中添加硫醇添加剂来抑制电池自放电的现象,采用LAND电池测试系统测试单体电池的电化学表现。结果表明,低浓度LiOH中,3,6-二氧杂-1,8-辛二硫醇、1-辛硫醇、1-正十二硫醇三种硫醇均能提升电池放电比容量,且会抑制自放电,抑制效果相近。而高浓度LiOH中,只有正十二硫醇能提升比容量,但会促进自放电,加入的越少越好。辛硫醇抑制作用弱于辛二硫醇,但会抑制自放电,可以适当增加用量。辛二硫醇抑制比容量提升且对自放电无明显作用,所以不适合加入高浓度LiOH中使用。