纳米非晶态Ni(OH)_2电极材料的稀土掺杂改性研究

为了提高镍基二次电池正极材料的电化学性能,采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出稀土Ce掺杂纳米级非晶态氢氧化镍粉体材料.采用Raman,XRD,SEM和TEM对其结构形态进行了表征分析,采用交流阻抗谱(EIS)和充放电性能对其电化学性能进行了测试.结果发现,掺入适量的Ce可以进一步增强纳米非晶态氢氧化镍的无序性并且使颗粒细化,进而使其电化学反应的电荷转移电阻降低,电化学活性明显增强.样品作为MH-Ni电池正极材料以0.2 C充放电,终止电压为1.0 V,当掺杂Ce的质量分数为4%时,其放电比容量达到336.7 mAh/g,这明显高于晶态β-氢氧化镍电极材料289 mAh/g的理论容量,说明纳米非晶态氢氧化镍作为高活性电极材料具有很好的应用前景.     

稀土Y掺杂非晶态纳米Ni(OH)2的结构及其电化学性能研究

以Tween-80/n-C4H9OH/c-C6H12/NiSO4水溶液体系,采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出稀土Y掺杂非晶态纳米级氢氧化镍粉体材料.采用XRD、SAED、SEM、TEM、EDS、Raman、IR,粒度分析和比表面等测试方法对所制备的粉体进行了结构形态表征,并对其充放电性能和交流阻抗谱进行测试.结果发现,适量稀土元素Y的掺入使非晶态纳米氢氧化镍的结构缺陷增多、无序性增强,平均粒度减小、比表面积增大,有利于降低其溶液电阻、电荷转移电阻和Warburg阻抗,从而提高其放电比容量.样品作为MH-Ni电池正极材料以0.2 C充放电,终止电压为1.0 V,当掺杂Y的质量分数为4%时,放电比容量达到333.3 mAh/g.     

Cl-和Al3+复合掺杂α-Ni(OH)2的电化学性能

采用化学反应共沉淀法制备出Cl-和Al3 阴阳离子复合掺杂的α-Ni(OH)2粉体材料。对其进行了微结构表征分析和电化学性能测试,结果表明:样品材料具有较多的微结构缺陷,用作MH-Ni电池的正极活性材料时,在充放电过程中电化学阻抗较小、质子迁移能力强。电池在以80 mA/g恒电流充电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,其放电比容量达344.3 mAh/g,且放电工作电压稳定,循环可逆性较好,表现出较高的电化学活性。     

钕掺杂非晶态Ni(OH)2的电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出Nd掺杂非晶态氢氧化镍粉体材料, 采用Raman, XRD, SEM和IR对其结构形态进行了表征分析, 并对其交流阻抗谱（EIS）和充放电性能进行了测量. 结果发现, Nd的掺入使非晶态氢氧化镍结构缺陷增多, 无序性增强, 电化学反应的电荷转移电阻降低, 材料的电化学性能和结构稳定性提高. 样品作为MH-Ni电池正极材料在恒流80 mA·g^-1下充电5 h, 40 mA·g^-1放电, 终止电压为1.0 V时, 放电电压稳定于1.240 V, 开路电位为1.474 V, 放电容量高达348.89 mAh·g^-1, 并具有优良的电化学循环性能.     

Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)掺杂非晶相Ni(OH)2的结构与电化学性能

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）复合掺杂的非晶相氢氧化镍。利用XRD、SEM、EDS、Raman光谱测试分析样品的结构形态,同时将其作为正极活性材料组装成MH—Ni电池,测试其电化学性能。测试结果表明,Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）较好的溶于Ni（OH）2的微结构内部,样品粉体材料微粒均匀,微结构无序性强、缺陷较多。在制备体系采用在55℃、pH=11,搅拌反应2h的工艺条件下,复合掺杂比Fe为3％、Cu为5％（质量分数）所制备样品合成的电极,在80mA／g恒电流充电5h,40mA／g恒电流放电,终止电压为1．0V的充放电制度下,其首次放电比容量达353．82mAh/g,放电平台为1.268V,电极材料结构稳定,循环可逆性良好,表现出较高的电化学活性。     

掺杂Co(Ⅱ)非晶态Ni(OH)2的制备及其电化学性能

采用微乳液快速共沉淀法制备了掺杂Co非晶态氢氧化镍超细粉体样品材料,对其晶态、结构形貌进行了表征分析,研究了材料合成条件对其充放电等性能的影响,讨论其相应的作用机理,并测定了合成掺杂材料的循环伏安特性.所制材料样品的氧化还原可逆循环性和稳定性好:样品电极在恒流100 mA/g下充电4 h,50 mA/g放电,终止电压为1.0 V时,放电电压稳定于1.240 V,放电比容量达317.75 mAh/g,电化学活性较高.