高密度锂离子正极材料前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2的制备

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了高密度锂离子正极材料前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,研究了反应物浓度、反应温度、滤饼含水量、以及烘干方式等因素对振实密度的影响.实验结果表明:反应温度保持50℃,NiSO4浓度为1.66mol/L,并且控制一定的滤饼含水量,可得到振实密度为2.23g/cm3的非球形Ni0.8Co0.2(OH)2粉末.XRD分析表明,采用该法所制备的一系列Ni0.8Co0.2(OH)2均为六方层状的β型结构,并且晶体结构规整.充放电测试表明以此高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2与LiNO3反应制得的LiNi0.8Co0.2O2材料具有良好的电化学性能.     

掺杂Co纳米β-Ni(OH)2的制备及其循环伏安行为

采用共沉积方法制备出掺杂Co的纳米β-Ni(OH)2,并对Co掺杂比例与材料性能的关系进行了研究.XRD、TEM测试结果表明,利用共沉积法可以制备出不同掺杂Co比例的纳米β-Ni(OH)2,随着Co掺杂比例的增大,材料的晶格缺陷明显增多,晶格参数和表面型貌也发生相应的变化.利用微电极的循环伏安(CV)行为研究表明,掺杂后材料的循环伏安性均较掺杂前有所改善,且Co的掺杂比例对材料的氧化峰电位(EP,a)、还原峰电位(EP,c)及质子扩散系数(D)均产生影响,当Co的掺杂比例为5%时,材料的质子扩散性能相对最好.     

掺CeO2的MgO-CaO材料缺陷研究

以分析纯Ca(OH)2和Mg(OH)2为原料,CeO2为掺杂剂,利用行星球磨机混合后压制成型,经1650℃烧成,保温3h,制备了MgO-CaO材料。通过XRD和SEM对试样进行了分析表征。结果表明,随CeO2掺入量的增大,CaO的晶格常数先增大后减小,试样的体积密度不断增大,显气孔率减小,致密化程度增强;在烧结致密化过程中,MgO晶粒长大比CaO更为明显,试样晶粒间的气孔逐渐减少,但MgO晶粒中的气孔逐渐增多,而CaO晶粒中未有气孔出现;CeO2促进材料致密的实质是与CaO发生置换固溶,Ce4+进入CaO晶格内,增大了Ca2+空位浓度,有利于Ca2+的扩散。     

Mn掺杂Ni(OH)2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)₂(Ni_1-xMn_x(OH)₂, x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4), X射线衍射测试表明样品主要是β相, 有少量Mn₃O₄杂相; 循环伏安测试表明, x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高; 恒流充放电测试表明, 在100 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量最高, 其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g, 同等条件测试的商用β-Ni(OH)₂放电比容量为253.6 mAh/g; 在300、500 mA/g电流密度下, Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂放电比容量仍保持最高, 分别为294.7、291.5 mAh/g, 而且Mn掺杂Ni(OH)₂的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)₂。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本, 具有广阔的应用前景。     

以球形α-Ni_(0.8)Co_(0.2)(OH)_2制备锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2

ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２是很有希望取代ＬｉＣｏＯ２的新一代锤离子电池正极材料．采用控制结晶法合成球形 α－Ｎｉ０．８Ｃｏ０．２（ＯＨ）２为前驱体,与 ＬｉＯＨ·Ｈ２Ｏ混合,在７００℃通Ｏ２热处理４ｈ合成锂离子电池正极材料ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０２Ｏ２粉末．Ｘ光衍射分析表明合成的ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２粉末结晶良好,具有规整的α－ＮａＦｅＯ２层状结构．扫描电镜分析表明粉末颗粒呈球形,粒径约８μｍ．粉末的流动性好,堆积密度高．充放电测试表明,合成的 ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２正极材料具有优良的电化学性能：首次充电比容量为１９７ｍＡｈ·ｇ－１,放电比容量为１７４ｍＡｈ·ｇ－１,１０次充放电循环后保持初始放电比容量的９６．６％．     

新型镍电极活性材料——高密度球形微粒Ni(OH)_2 Ⅰ.微米级球形微粒Ni(OH)_2的制备、性能和结构

报导了新型镍电极活性材料——高密度球形微粒 Ni( OH) 2 的研制经验 ,用 SEM和 XRD方法测定了其微观结构 ,讨论了有关物理性能并和普通 Ni( OH) 2 作了对比。     

不同pH值下包覆CoOOH的球形Ni(OH)2的性能研究

研究不同pH值对包覆CoOOH的球形Ni(OH)2的性能影响.在一定的温度和反应条件下,控制Co2 在碱液中转化为Co(OH)2时的pH值,研究不同pH值下包覆CoOOH后球形Ni(OH)2的性能.结果表明:当实验条件控制在pH=12时,包覆的CoOOH能比较密实的附着在Ni(OH)2颗粒表面,而且覆盖得比较均匀;电极放电电压较高,充放电性能提高.     

氢还原法制备超细钴粉

采用CoSO4加过量NaOH制取的Co(OH)2浆液,在低氢气分压(1MPa)下,水热氢还原法制得了平均粒度120nm,纯度96%的类球形超细钴粉。并对超细钴粉进行二次高温(700℃)氢还原,粒径只长大到200nm左右,纯度高达99.68%。通过控制二次还原温度可以得到密排六方(hcp)、面心立方(fcc)两种结构的钴粉。对Co(OH)2浆体氢还原的机理进行了初步探索。     

锂离子电池正极材料Li(Ni,Co,Mn)O_2的研究进展

Li(Ni,Co,Mn)O2作为锂离子电池正极材料成为目前国内外研究热点。综述了Li(Ni,Co,Mn)O2正极材料的结构特点,以及近几年国内的研究现状,包括材料的制备与合成方法和表面修饰与掺杂改性。并展望了Li(Ni,Co,Mn)O2正极材料的应用前景。     

Al掺杂Ni(OH)2的结构及充放电性能

为了改善Ni(OH)2的电化学性能,提高锌镍电池的充放电效率,用简便的化学共沉淀法合成了Al掺杂的Ni(OH)2.用XRD、FTIR表征了合成掺杂Al的Ni(OH)2样品的晶体结构及IR光谱特征;测试了用Al掺杂的Ni(OH)2为正极活性物质的Zn/Ni实验电池的充放电性能.研究结果表明:所合成的Al掺杂Ni(OH)2具有α-Ni(OH)2的晶体结构;Al掺杂Ni(OH)2活性物质在充放电过程中转移电子数目大于1,Al掺杂Ni(OH)2作为正极活性物质的Zn/Ni试验电池的第二次循环放电比容量为362.9mAh/g.     

Ni(OH)2晶型构造控制研究

采用氨络合沉淀法制备了Ｎｉ（ＯＨ）２微粒。基于Ｎｉ（ＯＨ）２的结构特征，考察了阴离子、氨浓度、反应陈化时间对Ｎｉ（ＯＨ）２的结构控制规律，并用负离子配位多面体生长基元理论对此进行解释，认为通过改变反应休 理论化学条件来改变有关生长长基元及其维度、连接方式是控制粉体结构的有效途径。     

电极活性物质球形氢氧化镍的结构特征研究

球形氢氧化镍的微结构对氢镍电池（MH—Ni）镍电极的电化学性能有重要的影响。本文通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了用控制沉淀-结晶法制备的球形氢氧化镍的结构特征,并与传统非球形氢氧化镍进行了比较,同时讨论了球形氢氧化镍活性物质的电化学行为。研究结果表明,球形氢氧化镍粉体由微球颗粒组成,每一个微球由片状氢氧化镍叠砌而成,这种片状氢氧化镍晶粒又由约0．5nm厚的40层晶片组成,因而球形氢氧化镍是一种纳米结构材料。片状氢氧化镍晶粒在微球内基本上沿径向排列,晶粒之间相互连接形成三维网络结构,晶粒解理面之间存在许多孔隙或缝隙。这种结构在电池的充放电过程中具有良好的力学稳定性,微球内存在的孔隙或缝隙可以用作质子传递的通道而有利于缩短质子在固相中扩散的距离,从而降低电极极化和提高电极的电化学性能及使用寿命。     

氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合物的超级电容性能

采用共沉淀法制备了氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料,并以此为电极研究了其超级电容性能。实验发现,六方氢氧化镍纳米片被成功插入到还原氧化石墨烯的层间,这有效抑制了还原氧化石墨烯和氢氧化镍的团聚,提高了电极的稳定性。当氢氧化镍和还原氧化石墨烯的质量比为5.5∶1时,显示了最佳的电化学性能:在-0.1~0.37V的电位窗口,1A/g的电流密度下,比电容高达1 036F/g;4A/g的电流密度下快速循环3 000次后,仍然保持70%的比电容。     

镍氢动力电池正极材料的研究

为了研究镍氢动力电池正极材料氢氧化镍,收集目前常用的镍氢动力电池用正极材料——普通型及覆钴型氢氧化镍,制备独有技术产品钙镁掺杂型氢氧化镍。通过对该3大类产品进行高温大电流性能的测试表明,适用于镍氢动力电池的氢氧化镍正极材料为覆钴型及钙镁掺杂型氢氧化镍。再考察不同覆钴量的覆钴型氢氧化镍及不同配比的钙镁型氢氧化镍,对覆钴量及钙镁掺杂量进行研究,得出主要用于镍氢动力电池的氢氧化镍产品为覆钴量为Co3.5%的覆钴型氢氧化镍及Ca2Mg0.5、Ca1.5Mg0.2、Ca1Mg0.3等3种成分的钙镁型氢氧化镍。     

酞菁钴对MH/Ni电池性能的影响

研究了酞菁钴(CoPc)作为电化学催化剂．对MH／Ni电池性能的影响。实验结果表明．采用合适的添加方式,酞菁钴能够明显降低电池的内压升高速度,大幅度提高电池的充放电效率以及耐过充能力,抑制合金的氧化腐蚀。添加酞菁钴的MH／Ni电池在容量衰减、内压、大电流放电等方面的性能均有显著提高。     

添加剂对Ni(OH)2电极充放电性能的影响

Mg、Ca、Sr、Ba、Cd、Zn、Co和La等添加剂以化学共沉积的方式添加到镍电极活性物质Ni(OH)2中，XRD显示Ni(OH)2为β型。恒流充放电和循环伏安实验结果表明：添加剂能提高镍电极的充放电性能，其中Sr、Co和La是比较理想的添加剂。它们能明显提高析氧极化，降低析氧速率，增强电极的可逆性，改善电极的充放电性能。     

球形氢氧化镍的微结构形成机制研究

通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）技术研究了在连续搅拌反应沉淀-结晶过程中生成的球形氢氧化镍的微结构形成机制.研究结果表明,在连续搅拌反应器中,小颗粒的聚集为氢氧化镍微粒生长的主要方式,聚集和重结晶过程进而影响球形氢氧化镍颗粒的表面和内部结构;宏观形貌为球形的每一个氢氧化镍微球由纳米片状氢氧化镍沿径向叠砌而成,纳米片状氢氧化镍晶粒之间相互连接形成三维网络结构;氢氧化镍微球表面结构显示由新生纳米晶氢氧化镍自组装聚集特征,同时微球内存在大量的孔隙.具备这种结构的球形氢氧化镍活性物质在Ni-MH电池的充放电过程中可能具有良好的力学稳定性及质子和电子传导性能.     

Ni（OH）2水热氢还原制备超细Ni粉

采用ＮｉＳＯ４加过量碱制取的Ｎｉ（ＯＨ）２水浆（ｐＨ１２－１３），经氢还原￣３０ｍｉｎ制得平均粒度２０ｎｍ以下的Ｎｉ粉。碱是否过量对Ｎｉ粉粒度影响较大；催化剂和温度对反应速度也有较大影响。氢还原反应机制不是液相中的Ｎｉ离子还原，而昌Ｎｉ（ＯＨ）２固体微粒与活性氢之间的反应。     

Super-Hydrophilic Microporous Ni(OH)x/Ni3S2 Heterostructure Electrocatalyst for Large-Current-Density Hydrogen Evolution

Exploiting active and stable non-precious metal electrocatalysts for alkaline hydrogen evolution reaction (HER) at large current density plays a key role in realizing large-scale industrial hydrogen generation. Herein, a self-supported microporous Ni(OH)x/Ni₃S₂ heterostructure electrocatalyst on nickel foam (Ni(OH)x/Ni₃S₂/NF) that possesses super-hydrophilic property through an electrochemical process is rationally designed and fabricated. Benefiting from the super-hydrophilic property, microporous feature, and self-supported structure, the electrocatalyst exhibits an exceptional HER performance at large current density in 1.0 M KOH, only requiring low overpotential of 126, 193, and 238 mV to reach a current density of 100, 500, and 1000 mA cm⁻², respectively, and displaying a long-term durability up to 1000 h, which is among the state-of-the-art non-precious metal electrocatalysts. Combining hard X-rays absorption spectroscopy and first-principles calculation, it also reveals that the strong electronic coupling at the interface of the heterostructure facilitates the dissociation of H₂O molecular, accelerating the HER kinetics in alkaline electrolyte. This work sheds a light on developing advanced non-precious metal electrocatalysts for industrial hydrogen production by means of constructing a super-hydrophilic microporous heterostructure.