Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)复合掺杂非晶态Ni(OH)2的电极材料及性能

采用快速冷冻沉淀法首次成功制备出Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)复合掺杂非晶态Ni(OH)₂粉体材料。通过XRD、SAED、SEM、IR、Raman光谱及DSC-TG等对样品粉体的结构形态进行表征和分析,同时将样品合成电极材料并组装成MH/Ni模拟电池进行电化学性能测试,结果表明,样品材料内部结构缺陷多、无序性强、材料微粒大小比较均匀,并具有较好的分散性,结合水含量较多。将复合掺杂Fe(Ⅲ) 5%和Al(Ⅲ) 8%的样品材料制备镍正极并组装成MH/Ni模拟电池,在以80 mA·g^-1恒流充电5.5 h,40 mA·g^-1恒流放电,终止电压1.0 V的充放电制度下,进行充放电性能、比容量及其循环性能等电化学性能的测试,放电平台平稳,工作电压高达1.30 V,放电比容量达到357.6 mAh·g^-1,且在电极过程中材料的稳定性增强、电化学阻抗较小,循环可逆性较好。     

Electrode material and performance of amorphous Ni(OH)2 codoped by Fe(Ⅲ) and Al(Ⅲ)

采用快速冷冻沉淀法首次成功制备出Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)复合掺杂非晶态Ni(OH)₂粉体材料。通过XRD、SAED、SEM、IR、Raman光谱及DSC-TG等对样品粉体的结构形态进行表征和分析,同时将样品合成电极材料并组装成MH/Ni模拟电池进行电化学性能测试,结果表明,样品材料内部结构缺陷多、无序性强、材料微粒大小比较均匀,并具有较好的分散性,结合水含量较多。将复合掺杂Fe(Ⅲ) 5%和Al(Ⅲ) 8%的样品材料制备镍正极并组装成MH/Ni模拟电池,在以80 mA·g^-1恒流充电5.5 h,40 mA·g^-1恒流放电,终止电压1.0 V的充放电制度下,进行充放电性能、比容量及其循环性能等电化学性能的测试,放电平台平稳,工作电压高达1.30 V,放电比容量达到357.6 mAh·g^-1,且在电极过程中材料的稳定性增强、电化学阻抗较小,循环可逆性较好。     

Mg和Al复合掺杂α-Ni(OH)_2电极材料的电化学性能

采用化学共沉淀法制备出Mg和Al复合掺杂α-Ni(OH)2,研究了碱土金属Mg和Al的掺入对材料结构和电化学性能的影响,同时将样品粉体合成镍电极并组装碱性MH-Ni模拟电池,测试其电化学性能。结果发现,与Al单独掺杂α-Ni(OH)2相比,样品材料具有更大的晶格层间距,内部微结构缺陷较多,无序性强,样品电极反应具有更好的可逆性和较小的电化学阻抗,样品电极在以0.1C充放,终止电压1.0V的制度下,其放电比容量达到358.60mAh·g-1,同时放电中值电压较高并稳定于1.30V。     

稀土La(Ⅲ)掺杂非晶态氢氧化镍的电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出稀土La(Ⅲ)掺杂非晶态Ni(OH)2粉体材料,对样品粉体的微结构及形态进行了表征分析,同时将样品作为活性物质合成电极材料,组装成碱性MH-Ni模拟电池,测试其电化学性能。结果表明,掺杂6%La(Ⅲ)样品材料微结构无序性强,质子缺陷较多。将所制备的样品在80 mA/g恒电流充电5.5 h,40 mA/g恒电流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,其放电平台达到1.256 V,放电比容量为317.1 mAh/g,充放电循环30次放电比容量衰减仅为3.943%,具有较好的电化学稳定性和循环可逆性。     

稀土Nd~(3+)与Cu~(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。     

非晶态Ni(OH)2电极材料的制备工艺

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2. 通过单因素及正交实验研究反应体系的pH值、反应温度和时间等因素对制备的非晶态Ni(OH)2电化学性能的影响. 结果表明,主要影响因素为pH值,其次为反应温度和时间. 采用TX-100/正丁醇/环己烷/水体系,控制TX-100与正丁醇的体积比为1:15,W值(水与表面活性剂质量比)为15.1,pH为12,反应时间2 h,反应温度55℃的条件下进行反应,放入0~5℃的超低温恒温槽中快速冷冻沉淀,合成出Ni(OH)2非晶相粉体电极活性材料,该材料的放电比容量达333.22 mA×h/g,具有较高的电化学容量. 初步探讨了微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体的作用机理.     

非晶态氢氧化镍复合碳纳米管电极材料的电化学性能

采用快速冷冻化学共沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体,将其作为电化学活性物质复合碳纳米管合成镍电极材料,研究了其电化学性能. 结果表明,加入碳纳米管有效减少了镍电极的电荷转移电阻,增大了电极反应过程的质子扩散系数. 复合0.5%(w)碳纳米管合成的非晶态氢氧化镍电极材料在1 C充放电制度下,放电终止电压为1.0 V时,其放电比容量高达336.5 mA×h/g,放电中值电压为1.251 V,充放电循环30次,放电比容量保持率为96.74%,表现出较好的高倍率充放电性能.     

La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)_2电极材料的电化学性能

采用尿素均相沉淀法制备出稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)2样品材料,同时采用XRD、EDS、IR和TG-DSC热分析技术对样品的微结构和组成进行了测试,并研究了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能。结果表明,稀土La和Zn复合掺杂α-Ni(OH)2材料具有较大的晶格间距,其含有更多的结构H2O分子,电极反应的电荷转移电阻较低;样品材料电极在以0.1C充放,终止电压1.0V的制度下,其放电比容量高达372.85mAh.g-1,同时放电中值电压较高并稳定于1.30V,1C下其放电比容量高达344.07mAh.g-1,充放电循环30次容量保持率为93.04%,显示出良好的较大倍率放电性能和循环可逆及结构稳定性能。     

La掺杂Al代a-Ni(OH)2电极材料的性能

采用尿素均相沉淀法制备了La掺杂Al代a-Ni(OH)2粉体材料,表征了其微观结构和形貌,并测试了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能. 结果表明,制备的样品颗粒呈类球形,与Al代a-Ni(OH)2相比,结晶度增强,具有更大的晶格层间距,电极反应具有更好的可逆性和较小的电化学阻抗,在0.1 C下放电比容量达403.04 mA×h/g,放电中值电压较高并稳定于1.29 V,1 C下放电比容量达343.47 mA×h/g,充放电循环50次容量保持率为90.31%,显示了良好的较大倍率放电性能.     

柔性Yb(OH)3@Ni(OH)2/CC纳米复合电极材料的制备及性能研究

以柔性碳纤维(CC)作为基底材料,分别采用化学镀镍、电化学氧化和电化学沉积的方法制备出Yb(OH)₃复合Ni(OH)₂碳纤维纳米电极材料(Yb(OH)₃@Ni(OH)₂/CC)。以X射线衍射仪(XRD)测试材料的结构和组成成分;利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对材料的微观形貌进行表征;利用线性循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、恒流充放电法(GCD)对材料的电化学性能进行测试研究。实验结果表明,当电流密度为10mA/cm²时,该复合材料的面积比电容高达1216mF/cm²;循环充放电1000次后的容量保持率为90%,比Ni(OH)₂/CC材料的容量保持率提高14%。     

Ni(OH)2/ACMS复合电极材料的合成及其超电容性能研究

以可溶性淀粉为原料,通过水热法和高温碳化得到活性炭微球(ACMS),然后与Ni(Ac)_2·4H_2O、LiOH溶液反应,得到Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料。测试结果表明,最终产物具有球状规则外观,Ni(OH)_2均匀分布在其表面,XRD测试表明Ni(OH)_2晶型结构未发生改变。Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为223.0 F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)测试电流密度条件下,充放电循环200次后的比容量保持率为90.0%,说明复合材料具有较优异的循环稳定性。     

液相阴离子对合成Al代α-Ni(OH)_2结构和电化学性能的影响

采用尿素分解法制备了Al代α-Ni(OH)2粉体材料,主要考察了合成过程中液相阴离子(SO42-和NO3-)对Al代α-Ni(OH)2微观结构和电化学性能的影响。XRD分析表明液相中的NO3-有利于提高Al代α-Ni(OH)2的结晶度,并且合成的Al代α-Ni(OH)2具有较大的层间距。FT-IR和TGA测试表明液相阴离子在合成过程中会嵌入Al代α-Ni(OH)2的层间,进而影响其晶体结构、含水量和热稳定性。SEM图像表明尿素分解法制备的Al代α-Ni(OH)2是具有明显次级结构的球形颗粒,并且颗粒的次级结构形状与液相阴离子密切相关。采用CV、EIS和充放电测试表征了合成样品的电化学性能,发现液相含有NO3-条件下合成的Al代α-Ni(OH)2具有相对较好的电化学反应可逆性和高的放电比容量。     

Ni(OH)2与不同碳质材料复合制备超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有功率密度大、寿命长、生产成本低等优点,被认为是最有发展前途的储能系统之一。然而,超级电容器的低能量密度阻碍了其实际应用。由于存储的能量与CV2成正比,可以通过增加材料的电容"C"或操作电压窗口"V"或两者同时增加来提高超级电容器的能量密度。然而具有宽电位窗口的有机电解质离子往往电导率差,成本高,容易引起环境问题。因此为改善能量密度,应采用高比电容的电极材料,故而设计出具有高比电容的适合电极材料就成为研究热点。Ni(OH)2作为超级电容器电极材料,具有理论容量大、成本低、天然丰富、易于合成等优点,近年来备受关注。但由于Ni(OH)2导电率低、比表面积小,其容量劣化严重。碳质材料作为双电层超级电容器的电极材料,其能量存储机制取决于电极表面的电解质离子吸附和解离,具有导电率好、原料丰富、成本较低、电化学稳定性高等优点而应用广泛。因此,有必要将高导电碳质材料引入Ni(OH)2组成复合材料以提高电容性能。笔者综述了Ni(OH)2基材料的合成方法,特别是与碳质材料复合来提高Ni(OH)2基材料的循环稳定性和倍率性能方面的研究新进展。     

MnO_2掺杂Bi（Ⅴ）电极材料的制备与性能

以MnSO4、Bi（NO3）3为原料,在碱性条件下与NaClO反应,制备了掺杂Bi（V）的MnO2电极材料,实验比较了NaClO、Bi（NO3）3、NaOH浓度,反应时间等条件改变对电极材料充放电性能的影响。实验表明,掺杂了Bi（V）的MnO2试样,经恒电流充放电测试其充放电容量可达272 mAh.g-1,远高于未掺杂的MnO2电极材料,且二次放电容量仍可达一次容量的93%。表明在本实验条件下制备的掺杂少量Bi（V）的MnO2电极材料,放电容量明显提高,且循环性能也有一定的改善。     

La掺杂Al代α-Ni(OH)_2电极材料的性能

采用尿素均相沉淀法制备了La掺杂Al代α-Ni(OH)2粉体材料,表征了其微观结构和形貌,并测试了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能.结果表明,制备的样品颗粒呈类球形,与Al代α-Ni(OH)2相比,结晶度增强,具有更大的晶格层间距,电极反应具有更好的可逆性和较小的电化学阻抗,在0.1C下放电比容量达403.04mA·h/g,放电中值电压较高并稳定于1.29V,1C下放电比容量达343.47mA·h/g,充放电循环50次容量保持率为90.31%,显示了良好的较大倍率放电性能.     

Fe(Ⅲ)-EDTA吸收H2S反应动力学的实验研究

本文采用双搅拌无梯度气液反应器实验研究了Fe(III)-EDTA吸收H2S的反应动力学.建立并求解了H2S吸收数学模型,实验确定 Fe(III)-EDTA吸收H2S的化学反应速度常数为     

Co(OH)_2的电化学性能研究

合成了结晶程度较高的Co(OH)2,并对其电化学性能进行了研究。充放电实验表明:Co(OH)2具有一定的放电比容量:98.4mAh/g,多次充放电实验表明它的容量较为稳定。循环伏安实验表明:氢氧化钴电极具有一定的可逆性。X射线衍射实验结果说明:电极反应是在CoOOH和Co(OH)2之间进行的。通过对氢氧化钴的电化学性能研究,能进一步了解Co(OH)2作为添加剂的作用机理。     

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g~(-1)。当测试电流密度为0.5A·g~(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。