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编号:102010271

桂林理工大学
硕士研究生学位论文

Al 代α–Ni(OH)2 电极材料的制备与
改性研究

专业: 应用化学
研究方向: 应用电化学
研究生: 朱彦熹
指导教师: 李延伟教授

论文起止日期:2011 年 3 月至 2013 年 4 月
Investigation on the Preparation and Modification of
Al substituted α–Ni(OH)2

Major: Applied Chemistry
Direction of Study: Applied Electrochemistry
Graduate Student: Yanxi Zhu
Supervisor: Prof. Yanwei Li

College of Chemistry and Bioengineering
Guilin University of Technology
September, 2011 to April, 2013
摘要
论文系统阐述了 Ni(OH)2 的研究进展,基于 Al 代α–Ni(OH)2 在碱液中容易
发生相变和循环稳定性不好等问题做了以下研究工作。
1. 采用均相沉淀法以硝酸镍为镍源合成了不同摩尔比例的 Al 代α–Ni(OH)2
样品材料。利用 XRD、FT–IR 和 FESEM 分析了 Al 取代量对 Ni(OH)2 层间距、
层间组成及微观形貌的影响。结果表明,所制备的 Ni(OH)2 样品材料都为α
相;随着铝取代量的增加,样品的晶相结构逐渐变稳定,层间距逐渐变大,嵌
入氢氧化镍的层间阴离子逐渐增多。电化学测试表明样品的放电比容量随着 Al
取代量的增加,呈现出先增大后降低的趋势,当铝取代量为 15%时放电比容量
最高(320 mA·g–1), 电化学性能较好。
2. 在此基础上,采用均相沉淀法,分别以硝酸镍和硫酸镍为镍源,制备出
- 2-
层间含有 NO3 的 Al 代α–Ni(OH)2 和层间含有 SO4 的 Al 代α–Ni(OH)2 样品材
料,研究了不同液相阴离子对 Al 代α–Ni(OH)2 样品材料循环稳定性的影响,发
2-
现层间含有 SO4 的 Al 代α–Ni(OH)2 样品材料循环稳定性更好。
3. 在探究出最佳掺铝比例的基础上,制备出了 Al 代α–Ni(OH)2 样品和不同
MCNTs 复合量 Al 代α–Ni(OH)2/MCNTs 复合材料样品,并对其进行水热处理。
通过物理表征发现所制备的样品均为α型,随着 MCNTs 复合量的增加,样品
的层间距变大,涡层结构更明显,层间阴离子更多。循环伏安,交流阻抗和充
放电等电化学测试表明 Al 代α–Ni(OH)2/MCNTs 复合材料样品比 Al 代α–
Ni(OH)2 具有更低的电化学反应阻抗和更好的循环稳定性,放电性能良好,复合
MCNTs 量为 1%的样品效果最好。
4. 采用“二次合成工艺”,即以高放电比容量的 Al 代α–Ni(OH)2(核材
–
料,层间含有 NO3 的 Al 代α–Ni(OH)2 样品)为母粒,通过二次沉淀反应,在
2–
母粒表面包覆一层循环稳定性好的纯 Ni(OH)2(层间含有 SO4 的 Ni(OH)2 样
品,记为子粒),制备出核壳结构 Ni(OH)2 样品材料。对其进行 XRD、FT–IR 表
征发现:对母粒进行包覆时,子粒围绕母粒均匀生长、层层包覆,不会出现脱
离母粒单独成相,生成沉淀的现象;对其进行循环伏安,交流阻抗等电化学测
试时发现包覆了子粒的核壳结构 Ni(OH)2 样品材料循环稳定性大幅度提高,包
覆量为 10%的核壳结构的 Ni(OH)2 样品材料在不同充放电电流密度下表现出优
异的循环稳定性能。
5. 采用沸碱处理法,原位制备表层为β相、亚表层为α/β相、核心为α相
的梯度共晶 Ni(OH)2 电极材料,并对沸碱处理的时间进行探究。对梯度共晶
I
Ni(OH)2 材料进行循环伏安,交流阻抗即充放电等电化学测试时发现,制备出的
梯度共晶 Ni(OH)2 样品材料在有非常优异的循环稳定性。当沸碱处理时间为 300
s 时,梯度共晶 Ni(OH)2 样品材料放电比容量最高,循环稳定性最好。
关键词:α–Ni(OH)2,Al 取代,MCNTs 复合,包覆,梯度共晶
II
Abstract
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