Ni/MH电池高容量正极材料—Ni(OH)<,2>的制备和电化学性能

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本文以改善Ni/MH电池高容量性能为应用背景,通过化学共沉淀法分别制备出稳定的Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2和含纳米α-Ni(OH)2复相电极材料。研究了Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2以及含纳米α-Ni(OH)2复相电极材料的电化学性能,提出了复相电极材料中纳米α-Ni(OH)2的最佳添加量。 利用化学共沉淀法制备了稳定的Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2,优化了试验制备条件。采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对α-Ni(OH)2进行了结构和形貌表征,测试了α-Ni(OH)2的振实密度,利用DC-5型电池测试仪研究了Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2的充放电性能。结果表明:Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2为典型的α-相结构,结晶良好,振实密度可以达到1.7g/cm3。充放电性能研究表明Al-Mn多元取代α-Ni(OH)2活化性能好,放电质量比容量可以高达410 mAh/g,在强碱性环境下循环性能稳定,循环50次后质量比容量仍然高达300 mAh/g。电极放电电压平台较高而且稳定,充电电压平台较低。 在醇-水体系中利用化学共沉淀合成出Al取代纳米α-Ni(OH)2,通过XRD和SEM对粉体进行了结构和形貌表征,纳米粉体为α-Ni(OH)2相结构,形貌为纳米球形颗粒,颗粒尺寸为20-30 nm,大小较为均匀,颗粒分散较好。将分散性良好的纳米α-Ni(OH)2添加到微米级球形β-Ni(OH)2中,形成两相复合电极材料。通过SEM对含纳米α-Ni(OH)2复合电极材料进行了形貌表征,结果表明适量的纳米α-Ni(OH)2颗粒能够很好的填充到微米颗粒的间隙中。含10wt.%纳米α-Ni(OH)2的复相电极材料振实密度能够达到2.3g/cm3。 利用CHI-600对α-+β-Ni(OH)2复合电极材料进行了循环伏安性能研究,对比研究发现纳米α-Ni(OH)2的电化学活性高于β-Ni(OH)2,纳米α-Ni(OH)2的氧化电位、还原电位高于β-Ni(OH)2。复合电极材料存在两个氧化-还原反应过程,分别对应于β-和纳米α-Ni(OH)2的氧化-还原反应过程。充放电循环性能研究结果表明:适量的纳米α-Ni(OH)2能够提高复合材料电极的放电容量,增强电极在过充情况下的循环稳定性,提高电极的放电电压平台,降低电极的充电电压平台。含10wt.%纳米α-Ni(OH)2的复合材料电极具有良好的综合电化学性能。过多的纳米α-Ni(OH)2的添加无助于复相电极材料电化学性能的提高。
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