【摘 要】
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近年来,电池科技的发展极大的推动了电动汽车、混合动力汽车的发展。在众多电池体系中,镍锌电池因其超高的功率密度、快速充放电、高工作电压等优势,有望在动力电池领域成为取代铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池的有力竞争者。然而,传统镍锌电池正极活性材料氢氧化镍或氧化镍导电性差,并且在制备过程中由于粘结剂的加入增加了接触电阻,牺牲了部分活性,直接影响了电池的性能。而三维的纳米多孔金属拥有自支撑的开放结构,具有高电
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近年来,电池科技的发展极大的推动了电动汽车、混合动力汽车的发展。在众多电池体系中,镍锌电池因其超高的功率密度、快速充放电、高工作电压等优势,有望在动力电池领域成为取代铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池的有力竞争者。然而,传统镍锌电池正极活性材料氢氧化镍或氧化镍导电性差,并且在制备过程中由于粘结剂的加入增加了接触电阻,牺牲了部分活性,直接影响了电池的性能。而三维的纳米多孔金属拥有自支撑的开放结构,具有高电导、高比表面积等优点。这些兼具块体材料的物理化学、力学特征和纳米结构材料优点的金属纳米多孔结构,有望在提升镍基电池的性能方面起到积极作用。因此,本论文将围绕纳米多孔金属在镍基电池中的应用开展研究工作,其主要研究内容包括:(1)通过快速凝固制备了Ni90P10二元双相合金。通过简单的电化学腐蚀成功制备了单相的自支撑纳米多孔金属磷化物。这种特殊的结构能够提供更大的比表面积、更丰富的活性位点、更快的电子传输。得益于自支撑电极良好的电导率,活性物质界面有效的电荷转移以及通过无粘合剂电极孔道的快速离子扩散,镍锌电池展现出色的倍率性能和循环性能稳定性(6000次循环后保留率达94%)。结合其良好的电化学稳定性和优异的倍率性能,这种新型纳米多孔金属磷化物镍电极在大容量镍基电池中显示出巨大的应用潜力。(2)铋作为一种新型的镍基电池负极材料,在碱性电解质中具有高度可逆的氧化还原反应和宽的负电位工作窗口。通过快速凝固制备了Bi20In80二元合金。基于腐蚀之后的自支撑的多孔铋结构,镍铋电池容量和稳定性明显提高。性能提高是自支撑导电基体和原位生长的活性物质共同作用的结果。这使得纳米多孔铋在镍铋电池负极材料中具有一定的应用前景。
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