泡沫鎳載Ni1-xCox(OH)2電極的制備及其電化學(xué)性能.pdf

1、鎳氫電池作為一種高比能量的二次電池得到了廣泛的應(yīng)用。作為正極的鎳電極是鎳氫電池的關(guān)鍵部件之一，其性能的改進是提高鎳氫電池整體性能的有效途徑。本文采用無模板直接生長法制備納米片結(jié)構(gòu)的Ni(OH)2電極，為了提高其電化學(xué)性能，制備了Ni1-xCox(OH)2電極并通過陰離子的摻雜制備了不同形貌Ni(OH)2電極。然后利用熱重一差熱(TG-DTA)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(IR)等手段對其進行表征，并通過循環(huán)伏安、

2、交流阻抗等方法測試了其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴制備泡沫鎳載Ni(OH)2電極，結(jié)果表明XRD分析得出制備的活性物質(zhì)是純凈的β-Ni(OH)2，屬六方晶系，達到納米級尺寸，平均晶粒尺寸為23 nm。通過SEM和TEM得β-Ni(OH)2小球的直徑在5μm左右，是由片層構(gòu)成，每納米片長約2μm，寬約230nm，厚約60 nm，每個納米片是由若干20 nm左右納米顆粒構(gòu)成。循環(huán)伏安測試表明電極能夠在析氧之前得到充分充電

3、，Ni2+有望全部氧化成Ni3+，活性物質(zhì)利用率高。交流阻抗曲線高頻區(qū)半圓弧體現(xiàn)了電極的電荷傳遞電阻較小，僅為0.24 O。以實驗制備的泡沫鎳載β-Ni(OH)2為正極組成鎳氫電池，室溫下1C首次充放電放電比容量達280 mAh·g-1；循環(huán)100次循環(huán)效率是92.2％～98.5%，比容量270 mAh·g-1～284 mAh·g-1。
　　 ⑵制備泡沫鎳載Ni1-xCox(OH)2電極，XRD分析確定為純相，SEM和EDS證明

4、了納米Ni1-xCox(OH)2電極其形貌均一穩(wěn)定，含量分布均勻。循環(huán)伏安分析降低Ni(OH)2的氧化電位同時提高析氧過電位，進而提高充電效率，增加電極的比容量。交流阻抗測試的最小可達0.06 O。電極進行循環(huán)性測試100次后，摻鈷量3%～10%電極的放電容量均保持在250 mAh·g-1以上。10%時樣品的質(zhì)子擴散系數(shù)最大，1C放電比容量達到279.9 mAh·g-1，比未摻雜提高12%。說明Co的摻雜量對材料電化學(xué)性能有較大影響，一

5、定量的鈷摻雜能夠增加材料的導(dǎo)電性，促進Ni(OH)2充放電反應(yīng)的進行，提高高倍率充放電性能，提高Ni(OH)2的活性和利用率。
　　 ⑶制備泡沫鎳載不同形貌Ni(OH)2電極，層間陰離子的不同可對鎳電極的作用達到降低鎳電極反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻，改善氫氧化鎳的質(zhì)子傳導(dǎo)性，減小電子電阻的作用。得到制備的β-Ni(OH)2的最小晶粒尺寸為16.57 nm。當插入層間的陰離子為SO42-時其放電比容量最大為243 mAh·g-1，循環(huán)效率