论文部分内容阅读
镍氢电池具有高功率、高能量密度等优点,是动力汽车和混合动力汽车用动力电池的最佳选择之一。而镍电极材料电化学性能的提高己成为镍氢电池发展的关键。将通过化学氧化法制备的纳米片状化学氧化NiOOH作为添加剂掺杂到球形β-Ni(OH)2中得到了新型镍电极材料Ni(OH)x。采用络合滴定、XRD、SEM、TEM、SAED等手段表征了样品的镍平均氧化态、形貌及结构,并考察了其作为镍氢电池正极活性材料的电化学性能。结果表明：纳米片状化学氧化NiOOH随机的分布在球镍表面,形成了一层外观不规整的三价NiOOH包覆层；掺杂后样品中镍平均氧化态为2.03～2.10；掺杂纳米片状化学氧化NiOOH对提高材料放电性能有显著效果,其中镍平均氧化态为2.05的样品容量可达300mAh·g-1 (0.2 C),5C放电倍率下亦可达253 mAh·g-1,大电流(2 C)充放电条件下表现出优良的电化学性能,200次循环后,容量保持率为96%。经过充放电循环后的Ni(OH)x(x=2.05)样品的XKD、TEM及SAED结果表明,在充放电过程中,化学氧化NiOOH的存在使得样品的结构发生了变化,从而使样品在不同倍率下都具有非常好的放电性能。采用配位沉淀法合成了具有纳米片状结构的混合晶型Ni(OH)2,将化学氧化NiOOH作为添加剂掺杂到片状Ni(OH)2中,得到了样品中镍平均氧化态介于2.03～2.09的新型电极材料片状Ni(OH)x。采用XRD、SEM手段表征了样品的物相特征,结果表明化学氧化NiOOH随机的分布在片状Ni(OH)2表面。掺杂纳米片状化学氧化NiOOH对提高材料放电性能有显著效果。混合晶型Ni(OH)2在0.2 C充放电条件下其放电比容量可达306 mAh·g-1,片状Ni(OH)x(x=2.07)样品为326 mAh·g-1,在大电流(2 C)充放电条件下首次放电比容量可达305 mAh·g-1,200次循环后其放电比容量仍可达278 mAh·g-1。通过化学氧化法对制备的Al-α-Ni(OH)2样品表面进行氧化,制备了新型镍电极材料Al-α-Ni(OH)x,不同处理程度的样品中镍平均氧化态为2.02～2.15。XRD、FT-IR、SEM、TEM、SAED等测试结果表明氧化处理过程中Al-α-Ni(OH)2表面形成了一层结晶度较低的γ-NiOOH包覆层,样品呈现出核壳式结构。以不同样品为正极活性物质的镍氢模拟电池在不同充放电条件下进行充放电测试。结果表明,一定程度下的氧化处理对提高电极放电容量有显著效果,其中镍平均氧化态为2.07的样品在0.2 C下放电比容量达到最大为352mAh·g-1,5C时亦可达310 mAh·g-1;在2 C充放电条件下,200次循环后容量保持率为96%。说明化学氧化NiOOH可以显著提高镍电极的电化学性能。