Al取代α-Ni（OH）2的研究进展

Al取代α-Ni(OH)2具有高的放电比容量和质子扩散系数,成为近几年的研究热点。从Al取代α-Ni(OH)2的稳定化机理、制备方法和掺杂改性等方面综述了其研究进展,最后展望了Al取代α-Ni(OH)2的应用前景。     

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%.     

nAl:nNi值对掺Al α-Ni(OH)2结构及性能的影响

在不同nAlnNi(摩尔比)条件下,采用化学共沉淀法合成制备了掺Al α-Ni(OH)2,对其进行了X射线衍射表征和扫描电镜、比表面积及电性能等分析测试.结果表明,掺Al α-Ni(OH)2的晶格参数(d003)、比表面积、粒径均随着nAlnNi的增加而减小;nAlnNi增至20%时,制品呈现出单一的α-Ni(OH)2结构;晶格参数(d003)小、结晶规整有序的α-Ni(OH)2具有很高的放电容量(0.2 C放电容量为350 mAh·g-1)及稳定的电化学循环性能.     

掺钇球形Ni(OH)2的合成及高温性能研究

通过络合沉淀的方法制得了含钇的球形Ni(OH)2,研究了掺杂Y3 后的球形Ni(OH)2在不同温度下的充放电性能.试验结果表明:常温下含钇的球形Ni(OH)2的放电比容量比普通球形Ni(OH)2稍低,但随着温度的升高,它的放电比容量要比普通球形Ni(OH)2高很多,一般在25%以上.掺杂钇提高了球形Ni(OH)2的高温性能.     

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.     

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.     

正极材料α-Ni(OH)2的研究进展

α-Ni(OH)2与球形β-Ni(OH)2相比,具有电化学容量高、活性物质利用率高、循环可逆性好、可使活性物质中的Ni含量降低约30%等优点,具有环境、经济和社会意义.采用掺杂技术制备出的双氢氧化合物(LDH)具有与α-Ni(OH)2相同的结构和特性,并且稳定性好,可作为电极材料使用.综述了国内外近年来LDH的制备方法、结构及性能方面的研究进展.     

掺杂纳米α-Ni(OH)2的制备及性能

采用微乳液法合成了掺杂Fe(OH)3的纳米α-Ni(OH)2粉体,利用XRD和TEM对样品粉体的结构、形态进行表征.对样品电极进行充放电性能和循环伏安特性测试.结果发现:所合成的样品粉体结构稳定,循环可逆性好.样品电极以10 mA/cm2恒电流充电4 h,以0.1 C放电,终止电压为1.0 V时,工作电压平稳于1.232 V,首次放电比容量364 mAh/g.     

纳米β-Ni(OH)2掺杂Al(OH)3和Co(OH)2的电化学性能

在一定温度下,采用NiC2O4·2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β Ni(OH)2粉末。样品按一定比例掺杂Al(OH)3和Co(OH)2制备复合电极,详细讨论Al(OH)3和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响。同时,利用XRD法研究了复合电极充放电前后的结构形态变化。结果表明,β Ni(OH)2纳米粉体加入含量5%的Al(OH)3、10%的Co(OH)2和10%的镍粉,并以泡沫镍为集流体在10MPa压力下压制出镍正极材料,其掺杂粉体的振实密度大于1.35g/cm3,结构稳定,开路电位达0.768V,电极以25mA/cm2电流充电,以4mA/cm2放电,终止电位为0.2V(相对于HgO/Hg电极)时,放电时间高于8.67h,电极放电电位平稳,容量较大,活性明显增强。     

n_(Al)∶n_(Ni)值对掺Al α-Ni(OH)_2结构及性能的影响

在不同nAl∶nNi(摩尔比)条件下,采用化学共沉淀法合成制备了掺Al琢-Ni(OH)2,对其进行了X射线衍射表征和扫描电镜、比表面积及电性能等分析测试。结果表明,掺Al琢-Ni(OH)2的晶格参数(d003)、比表面积、粒径均随着nAl∶nNi的增加而减小;nAl∶nNi增至20%时,制品呈现出单一的琢-Ni(OH)2结构;晶格参数(d003)小、结晶规整有序的琢-Ni(OH)2具有很高的放电容量(0.2C放电容量为350mAh·g-1)及稳定的电化学循环性能。     

复合掺杂纳米α-Ni(OH)2的制备与性能

采用微乳液法合成了铝、钴复合掺杂纳米Ni(OH)2粉体,并对其进行XRD、TEM、IR分析,结果表明:样品为α态的Ni(OH)2,平均粒径为40nm左右,同时发现样品的晶层间存在结晶水.将所制备的样品按一定比例与石墨、乙炔黑和镍粉混合均匀,以泡沫镍为集流体制成镍正极材料,并以贮氢合金片为负极进行电化学性能测试,结果表明:其比容量高达327.9 mAh/g,放电性能稳定,循环可逆性良好.     

掺杂α-Ni(OH)2制备及其电化学性能研究

α-Ni(OH)2具有较高的比容量。采用掺杂技术制备得到的样品具有与α-Ni(OH)2相同的结构和特征,放电比容量达到315m Ah/g,纯N i(OH)2比容量达到420m Ah/g,且所得样品以0.3C循环100次容量保持92%左右,适宜于作为碱性蓄电池的活性物质。     

纳米β-Ni(OH)2复合LiOH和Co(OH)2的电化学性能

一定温度下,用NiC2O4@2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β-Ni(OH)2粉末.样品按一定比例掺杂LiOH和Co(OH)2制备复合电极,讨论LiOH和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响.结果表明:β-Ni(OH)2纳米粉体加入含量10%的LiOH、10%的Co(OH)2和5%的镍粉、5%的乙炔黑,并以泡沫镍为集流体在6 MPa压力下压制出镍正极材料,其结构稳定.电极以380 mA/g电流充电,76 mA/g放电,终止电压为0.6 V时,比容量达280 mAh/g,放电电位平稳,活性明显增强.     

Al掺杂纳米Ni(OH)2的结构及电性能

在超声波条件下,用化学共沉淀法合成了Al掺杂纳米Ni(OH)2.用SEM、XRD以及FTIR等技术表征了样品的粒径、晶形及红外光谱特征;用循环伏安法测试了样品的电化学性能;研究了以样品为正极活性物质制作的Cd/Ni电池的循环性能.结果显示:Al掺杂Ni(OH)2为α型,平均粒径约为10～20 nm;样品中存在多类O-H键及可能存在的纳米效应,使FTIR图中存在"红移"或"蓝移";样品具有良好的电化学性能,第10次循环的放电比容量达394mAh/g.     

纳米β-[Ni0.95Co0.02Zn0.03(OH)2]的合成和电化学性能

乙酰丙酮配位共沉淀法合成纳米β-[Ni0.95Co002Zn0.03(OH)2]、纳米β-[Ni0.95Co0.05(OH)2]、纳米β-Ni(OH)2.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)等对其组成、结构、形态进行表征,同时测定样品的电化学性能,并与球型微米β-[Ni0.95Co0.02Zn0.03(OH)2]比较,结果表明,纳米β-[Ni0.95Co0.02Zn0.03(OH)2]的放电比容量有所提高,大倍率放电性能较好,充放电可逆性也有所改善.     

铝取代微/纳米结构氢氧化镍的制备及电化学性能

水热法制备了铝取代纳米花瓣状Ni(OH)_2组装体,讨论了铝掺杂量对产物形貌、结构和电化学性能的影响。结果表明:不同铝取代量制备的样品都为α混合相花瓣微球。其在强碱中可稳定存在,铝的掺入提高了放电容量,不同倍率下掺杂样品的放电容量都比未掺杂样品放电容量高,其中9mol%Al取代氢氧化镍具有最优电化学性能,1.0C放电容量(249.8mAh/g)比未掺杂纳米氢氧化镍(182.8mAh/g)提高了36.6%。1.0C和3.0C循环20周后,容量分别衰减0.5mAh/g和6mAh/g,具有良好的循环性能。     

锌镍电池及其α-Ni(OH)_2正极材料的研究

综述了化学均相沉淀法合成α-Ni(OH)_2的方法,在适宜的温度、p H值、镍盐浓度及添加相关的活性剂下能够得到容量高、电压大、循环性能好的α-Ni(OH)_2材料。另外,通过掺杂不同的金属盐来改变其性能,并添加Zn盐、Al盐、Mn盐、铁盐、稀土金属盐等化合物,改良α-Ni(OH)_2结构。其中掺杂Al盐得到的α-Ni(OH)_2性能最好。综述了化学沉淀法以外的一些其它合成α-Ni(OH)_2的方法。     

掺杂Co、Zn、Y氢氧化亚镍的合成与性能

采用均匀沉淀法制备了掺杂钴、锌、钇高比表面氢氧化亚镍,对该材料进行了SEM、XRD等结构测试及分析。测试了采用该氢氧化亚镍材料的氢镍电池性能。所制备的氢氧化亚镍为α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2的混合物,颗粒粒径为亚微米级。将该材料掺杂在普通球形氢氧化亚镍中作为碱性二次电池的正极材料制成氢镍电池,电池在容量、高功率性能、高温性能等方面都有所提高。     

添加元素对Ni(OH)2电极性能的影响

研究了球形Ni(OH)2电极的放电行为,结果表明导电剂与掺杂元素对电极的放电比容量及放电电位影响明显,以Ni粉与Co粉混合物为导电剂的电极性能优于以试剂石墨为导电剂的电极,随着Co含量的增加,放电电位有所提高,当Zn与Co同时存在时,性能得到进一步的改善.     

混合晶相氢氧化镍的合成和性能研究

氢氧化镍存在两种晶体形态,α-Ni(OH)2由于其有较好的比容量而受到人们的关注,但其不稳定性制约了它的应用.采用共沉淀的方法制备钴锰掺杂的氢氧化镍,对其进行X射线衍射(XRD)、红外光谱(lR)和扫描电子显微镜(SEM)分析可以看出,掺钴锰制备的氢氧化镍样品同时存在α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2,为微米级混合晶相氢氧化镍,层问存在较多的阴离子和结晶水.氢氧化镍的充放电测试表明混合晶相的氢氧化镍放电容量明显高于普通氢氧化镍的放电容量,膨胀率明显降低,是一种前景非常广阔的镍电极正极材料.