MH/Ni电池中高活性材料Ni(OH)_2的制备

本文采用络合物—缓冲溶液新方法制备了具有高活性和高堆积密度的Ni(OH)_2正极材料。通过大量的实验研究,确定了合成Ni(OH)_2的最佳工艺条件。利用此法所制备Ni(OH)_2的比容量达273mAh/g,堆积密度1.9～2.0g/cm~3。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明,其晶形为β型,晶体化程度高,显微形貌为球形。热分析(TG、DTA)结果表明,自制的Ni(OH)_2热稳定性较好。     

氢氧化镍和粘结式氢氧化镍电极

在pH值8—11,添加钴和钡,采用一次阶梯烘干,可以制得高活性、高堆积密度的Ni(OH)_2。胶体石墨和乙炔黑为3:1作导电材料,2％的CMC(3％)和6.86％的PTFE(60％)作粘结剂,添加CoO或Co(Ac)_2可以制得柔性很好的高体积比容量粘结式镍电极。TG—DTA给出Ni(OH)_2的烘干温度不得高于170℃。XRD证实高活性Ni(OH)_2有晶格缺陷。IR证实了Ni(OH)_2的同质多晶现象。SEM观察到Ni(OH)_2的球形、类球形和无定形外貌。     

高活性Ni(OH)_2的制备及电极性能

本文主要研究制备高活性Ni(OH)_2的工艺条件(如反应温度、pH等),加入添加剂对Ni(OH)_2活性的影响。实验表明,复合添加剂能大大提高Ni(OH)_2的活性;在Ni(OH)_2多种晶型中,β-Ni(OH)_2活性高于α-Ni(OH)_2;Ni(OH)_2的活性与其结晶水的含量,晶型结构有关。     

制备条件对正极材料Ni(OH)_2活性和堆积密度的影响

发现了正极材料Ni(OH)_2的活性和堆积密度对某些制备条件而言是一对矛盾.确定了最大限度地协调二者的pH值等制备条件.制得了具有较高活性(放电比容量200～240mAh/g)和较高堆积密度[(1.6～1.8)×10~3kg/m~3]的Ni(OH)_2.     

球形Ni(OH)2XRD线谱与制备工艺的关系

研究了球形Ni(OH) 2 XRD线谱的变化对提高MH /Ni电池容量的影响。实验表明Ni(OH) 2 在制备过程中随结晶粒度的变化 ,其XRD线谱呈不同程度的选择性宽化 ,这又与反应的 pH值、氨镍比、温度、搅拌效果和添加剂有重要关系。要制备高活性球形氢氧化镍 ,必须综合考虑以上因素。     

亚微米级球形α-Ni(OH)2的制备、结构及性能

采用均匀络合共沉淀法,用Al部分替代Ni,选择合适的成球剂,合成分子式为Ni0.8Al0.2(OH)2@(n-x)H2O@xNH3的亚微米级球形α-Ni(OH)2.并采用X射线衍射(XRD)、差热技术、扫描电镜和傅立叶变换红外(FTIR),对其结构以及相组成进行研究.电化学测试表明:制得的亚微米级球形α-Ni(OH)2与普通的α-Ni(OH)2和球形β-Ni(OH)2相比,具有电化学比容量高、活性物质利用率高和循环可逆性好等优点.     

球磨法制备Ni-Mn-Zn三元氢氧化物及电化学性能

为了降低二次碱性电池正极氢氧化镍的成本,采用球磨法制备出Mn代氢氧化镍[Ni1-xMnx(OH)2,x=0～0.3].×射线衍射测试证实其为β-Ni(OH)2的结构.恒电流充放电试验表明,Ni1-xMnx(OH)2电极的放电电位和容量随Mn取代量的增加而逐渐降低;而Zn部分取代镍[Ni0.8Mn02-yZny(OH)2,y =0～0.075]能够提高电极的放电电位.与市售的球形氢氧化镍相比,球磨法制备的Ni0.8Mn0.15Zn0.05(OH)2电极在循环伏安曲线中出现Ni-Mn-O复合物的还原峰,且峰电位低于NiOOH的还原峰电位,两种电极的0.2 C容量和循环性能接近,但后者的大电流性能更佳.     

覆钴型氢氧化镍的结构及电化学性能

采用化学沉淀法制备了不同覆钴量的铝掺杂氢氧化镍[覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x]电极材料,并用X射线衍射光谱法(XRD)和粒度分布仪表征了其晶体结构和粒度分布,用恒流充放电实验测试了以其为正极活性物质组装成MH-Ni试验电池的充放电性能.结果表明:覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x样品具有α-Ni(OH)2型的晶体结构,覆钻量为2%～5%的Ni/Al(OH),具有最佳的充放电性能和较高的放电容量保持率.     

高密度球形纳米β-Ni（OH）2制备及高倍率充放电研究

通过络合沉淀法制备纳米二次结构的球形氢氧化镍粉体。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析表明产物为纳米氢氧化镍薄片构成的粒径为8～20μm之间的球形β型氢氧化镍。实验发现,样品的结构和密度主要受pH值和氨水浓度的支配,11.0≤pH≤11.7时,氨水浓度对样品密度起着决定性作用。通过调节合适的pH条件,可以控制氢氧化镍薄片的厚度和堆积密度从而使样品的振实密度在1.90～2.10 g/cm3之间可控。恒流充放电测试表明,样品在2 000 mA/g高电流密度下具有良好的快速充放电性能,其放电比容量在高压段高达219～277 mAh/g。     

覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x的制备、结构与电化学性能

采用化学沉淀法制备了覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x电极材料,并用XRD、SEM和粒度分布仪研究了材料的晶体结构、表观形貌和粒度分布,以恒流充放电实验测试了以其为正极活性物质组装的MH/Ni试验电池的充放电性能.结果表明:覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x样品具有α-Ni(OH)2型晶体结构,采用覆Co(Ⅱ)-Ni/Al(OH)x电极材料制备的MH/Ni试验电池的最高放电比容量为424.53 mAh/g,600次循环后的放电比容量(395.24 mAh/g)仍为其最高放电比容量的93.1%.     

包覆Co(OH)2和CoOOH的球形Ni(OH)2电极性能研究

球形Ni(OH)2表面改性可以有效地改善MH-Ni电池的性能。主要研究了球形Ni(OH)2表面包覆Co(OH)2和CoOOH以及它们的电极性能。实验结果证明,包覆Co(OH)2虽然容量比较高,活化快,但振实密度较小。而包覆CoOOH的球形Ni(OH)2不但振实密度高,而且制成的电极具有放电电压高,比容量高,活化次数少等优点。     

MH-Ni动力电池性能影响因素与机理的研究

研究了电极材料、结构设计、电解液组成以及化成制度对SC动力型MH-Ni电池性能的影响。实验结果表明:MmNi5基贮氢合金中La含量的提高,合金晶胞体积增大,表面活性提高,改善MH-Ni电池高倍率放电性能,降低电池内压;合金的粒径过于细化,增加了电极间的接触电阻,导致电池高倍率放电性能恶化,合适的粒径分布不仅增加合金的活性表面,又能提高电池的放电平台。镍电极中钴添加剂采取化学共沉积-表面沉积-机械混合分步复合掺入方式,Ni(OH)2晶体形成缺陷,并在化成过程中形成良好的CoOOH导电网络,提高了电池的放电性能;优化的集流结构设计,降低了电子导电阻抗;电解液中Na含量的提高,溶液的电导率下降,不利于电池高倍率放电,但适量的Na能够改善电池的高温性能。对封口电池采用高温预活化制度,合金表面形成微裂纹,产生晶体缺陷,提高了合金的活性;Ni(OH)2晶粒微晶化,产生晶格缺陷,提高质子迁移能力,因此大电流放电性能较好。     

MH-Ni 电池中正极材料的应用基础研究

主要研究了含钴添加剂对Ｎｉ（ＯＨ）２活性及结构的影响。对Ｎｉ（ＯＨ）２进行Ｘ射线衍射结构分析（ＸＲＤ）表明，含添加剂Ｎｉ（ＯＨ）２的晶体有序性差，含更多的晶格缺陷。由热重分析（ＴＧＡ）表明，含添加剂的Ｎｉ－（ＯＨ）２晶格中含有结晶水，其电化学活性的提高与此有关。用循环伏安法对粉体Ｎｉ（ＯＨ）２电极在ＫＯＨ水溶液中进行了研究，结果表明，添加剂能改善电极反应的可逆性。     

球形Li[Ni0.8Go0.1Mn0.1]O2的合成及性能研究

采用氨配合氢氧化物共沉淀法合成了前驱体[N.0.8Co0.1Mn0.1](OH)2,并对其合成工艺进行了研究.经过高温焙烧制备了锂离子电池正极材料Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2,研究了焙烧温度对其形貌及性能的影响.实验表明,水浴恒温50℃同时氮气保护下,控制溶液DH=11.0.氨水与金属盐浓度比为0.5:1...     

球形Ni(OH)2表面覆钴及其性能

为了提高球形Ni(OH)2的电化学性能,在球形Ni(OH)2表面喷涂钴盐溶液,通过烘干、碱化等工序后得到的覆钴球形Ni(OH)2,对它进行了XRD、粉末微电极循环伏安模拟充放电实验,并制备成样品电池进行测试.包覆3.0%钴的材料导电性好,振实密度为2.05g/ml,制成的电极1 C放电比容量为260 mAh/g,10 C放电比容量为228 mAh/g.     

纳米氢氧化镍材料的研制

氢氧化镍是碱性蓄电池的正极活性物质 ,对利用高能球磨制备纳米Ni(OH) 2 粉末进行了探讨。制备出了纳米氢氧化镍电极材料 ,粒径约 80nm ,晶粒尺寸约 7nm ,当以质量分数为 2 5 %比例与普通球型Ni(OH) 2 混合作用时 ,可使其电极容量从 2 6 0mAh/g提高到 2 90mAh/g。该方法工艺简单 ,具有适合工业生产的实际意义。     

掺杂稀土元素对Ni(OH)2晶格的影响

首次研究了掺杂稀土元素La、Nd对Ni(OH) 2 晶格的影响 ,通过掺入异种高价离子 ,改变了Ni(OH ) 2 的晶格常数 ,特别是c轴的增加 ,改善了材料的质子扩散性能 ,减少了电化学反应的阻力。另外 ,掺杂异价离子降低了Ni2 的局域能级 ,引入了大量的正缺陷。相对于未掺杂晶体 ,其OH-的数量增多 ,增大了质子扩散的几率 ,因而提高了材料的电化学性能。     

锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128CO0.136Mn0.536]O2的研制

采用共沉淀法得到前驱体M(OH)2(M=Ni、Co、Mn)后与氢氧化锂(LiOH·H2O)进行高温固相反应得到锂离子电池正极材料Li[Li0.20Ni0.128Co0.136Mn0.536]O2,并对该材料进行Al2O3包覆.通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和电化学测试手段对产物的结构、形貌以...