氢氧化镍新的研究进展.pptx

1;一.高倍率性能氧化镍/氢氧化镍超级电容薄膜电极材料制备技术研究新进展[1];一.高倍率性能氧化镍/氢氧化镍超级电容薄膜电极材料制备技术研究新进展; 提高氧化镍／氢氧化镍超容薄膜电极材料高倍率性能的途径主要有两条，一是获得高比表面积的多孔纳米形貌，二是对它们进行掺杂导电金属或者碳包覆，提高它们的导电性能。其中，纳米多孔化是改善电极材料倍率性能最主要的措施。在此基础上，可进一步掺杂导电金属或者包覆碳材料，提高倍率性能。 下面将会介绍几种制备方法。①化学（水热）浴，②电沉积法电沉积氧化镍／氢氧化镍是将集流体制成电极，③氧化处理法，④电化学脱合金法，⑤阳极氧化法，⑥阳极电压振荡法;①化学（水热）浴 ;②电沉积法电沉积氧化镍／氢氧化镍是将集流体制成电极;1.阴极电沉积法;2.阳极动电位法;③氧化处理法 ;④电化学脱合金法;⑤阳极氧化法;⑥阳极电压振荡法 ;二.球形氢氧化镍表面改性的研究;实验;2.实验原理与方法;3.1 表面包覆量对包覆反应的影响;3.2 pH 值对包覆反应的影响;3.3 包覆效果的考察;1）以化学沉积法在球形氢氧化镍表面包覆一层Co（OH）2，经检测包覆层是均匀的，包覆后松装密度有所下降，但电化学性能得到了明显提高。 2）包覆过程中，球形氢氧化镍表面包覆量以及包覆反应体系 pH 值对包覆效果有明显的影响。当表面包覆量过高时，容易导致薄片状或单个氢氧化钴晶体杂乱生长。体系 pH 值升高会导致包覆后球形氢氧化镍松比和比容量降低。 3）只有综合考虑原料浓度、进料速度等影响因素，并进行适当调整才能生产出表面 Co（OH）2包覆层均匀、比容量高的覆钴球形氢氧化镍。;三.纳米级Ni(OH)2的组成、结构、形貌与电化学性能的关系 ; 纳米级Ni(OH)2的第一层次结构有α、β相和非晶相(也称双相微晶)，以及各相中的晶格参数、晶格缺陷和元素原子在晶格中的排列方式等。许多研究表明，掺杂一定量金属离子以替代Ni2+后，改变了层间距，且层面倾斜形成涡旋状结构，才能增强其在碱性介质和α/γ电化学?环中的稳定性。尽管掺加了非活性成分，但α-Ni(OH)2的质量比容量仍然比β相高。这正是目前提高镍电极比容量的另一个研究热点。 有研究表明结晶度好的纳米级α-Ni(OH)2有较好的电化学性能，而β-Ni(OH)2却相反。对此做出的解释是α-Ni(OH)2具涡旋状结构，若结晶度再差，则会严重影响其稳定性，损坏其电化学性能。经过一定的研究之后，得出纳米级α相的结晶度越低电化学性能越差，而β相的结晶度越低电化学性能越好的结论。;2.不同形貌的影响 ;3.掺杂元素以及掺杂方式的影响 ;1.p-Ni(OH)2电极性能 p-Ni(OH)2的电化学性能已经接近其理论性能，目前对其性能的改进主要从两个方面考虑一是电化学行为的改进，这是从材料电化学角度考虑的；二是电极工艺的改进，主要是通过改善工艺来改进电极的导电性、氢氧化镍的填充量等等。通常加入一定的添加剂来改进氢氧化镍电极的性能，添加剂的作用在于：改善导电性，抑制p-Ni(OH)2的形成(对于p-Ni(OH)2电极材料)。导电性的改善不仅降低充放电时的过电位，提高活性物质利用率，还改善电极大电流放电性能。添加剂的添加方式主要分为共沉积方法、机械混合、表面沉积等。;(1).Co添加剂： Co添加剂的影响主要为提高放电电位，增强电极导电性降低欧姆极化，提高活性材料的利用率，抑制过充电时p-Ni(OH)2的形成，从而减少电极的膨胀；提高氧气析出过电位，即提高充电效率。Co的添加，能增加材料中的晶格缺陷，促进质子扩散，从而降低扩散阻抗；亦能提高活性物质的离子和电子导电性;(2) Cd添加剂 Cd增大氧气析出过电位，增强反应的可逆性圈，可以阻止T-NiOOH 的形成，减小膨胀。同时添加Cd、Co，效果更好。;(3)) Mn添加剂 MnO 增加放电容量， 长期循环中放电容量稳定，可提高镍电极容量保持率，仅3％ 的含量就能达到100％的保持率，还降低氢氧化镍的氧化电位，提高电极的可充性;(4) 稀土元素添加剂 电解液中添加如Ce(OH) 、Pr60 Nd(OH)，等稀土化合物，镍电极充放电过程的过电位略有下降。La等的添加可以提高电极的比容量和可逆性。氢氧化镍为P型半导体，靠质子和空穴移动导电，稀土元素的添加能适当地增大晶格畸变，从而增加缺陷，促进质子扩散。;(5) Zn添加剂 利用DV-x方法分析发现，加入Zn能够增强Ni一0键，增强镍原子和氧原子相互作用，提高结构稳定性，有利于循环寿命，降低氢氧化镍的电离能，从而提高跃迁能，即促进电子在体系中的传递。Zn(oH)：能够抑制y-NiOOH的形成，改善反应效率，提高放电电位，降低深度充放电循环时的容量衰退速度，提高析