ni（oh）lt2gt电极纳米添加剂对mhni电池高倍率性能影响的作用机理

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1、浙江大学博士学位论文摘要与目录摘要金属氢化物镍(MH／Ni)电池是现今应用最广泛的二次电池之一，提高MH／Ni电池的功率特性是MH／Ni电池在电动汽车等领域推广应用的重要任务。但正极活性材料p-Ni(OH)2导电性差的特点影响了MH／Ni电池高倍率性能的提高。本论文合成了纳米CoO、多壁碳纳米管、球形纳米ct-Ni(OH)2和表面非晶态纳米碳，并将这些纳米材料作为MH／Ni电池Ni(OH)2电极的添加剂，通过XRD、SEM和TEM等方法对纳米添加剂进行了微观组织结构分析；利用循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等方法，对含纳米添加剂的Ni(

2、0Hh电极和密封MH／Ni电池进行了电化学性能测试，分析了各种纳米添加剂对MH／Ni电池综合电化学性能的影响，尤其是对高倍率性能的影响。采用液相沉淀法合成纳米棒状CoC03前驱体，真空分解前驱体制备了直径约80nm、均匀分散的短棒状纳米CoO粉末。研究发现：同添加普通亚微米级CoO的电极相比，添加纳米CoO有效地减小了Ni(OH)2电极电化学反应的欧姆阻抗和反应阻抗，减小电化学反应氧化还原峰值电位间距，提高电化学反应的反应电位。当纳米CoO含量为8wt．％时，放电比容量达到283mAh／g，与13-Ni(OH)2的理论比容量接近。正极添

3、加纳米CoO的密封MH／Ni电池具有放电比容量高、放电电压高、内阻小、循环寿命长和高倍率放电性能优异等特性。正极添加8叭．％CoO的MH／Ni电池在10C放电倍率下放电容量仍保有设计容量的90％，电池寿命为165次，相比较添加普通亚微米CoO的MH／Ni电池的115次，提高了近43％。利用化学气相沉积法(CVD)催化分解乙炔制备了结晶性良好的多壁碳纳米管(CNTs)，管径约10nlrl。研究结果表明，将纯化、分散处理后的多壁CNTs添加到MH／Ni电池的正极，形成以CNTs为骨架的复合导电网络，同时又由于CNTs的高强度和高韧性而维护了

4、网络的完整性。电化学交流阻抗和线性极化曲线测试证实了添加CNTs电极内部欧姆阻抗和电化学反应阻抗减小，电极交换电流密度提高。正极添加CNTs的密封碱性MH／Ni二次电池，具有放电比容量高、容量衰减馒、循环寿命长、内阻小及内阻增长速率慢，放电中值电压高等特性。在高倍率放电条件下正极添加CNTs的作用更为明显。O．5wt．％是比较合适的添加比例，其在10C放电条件下当循环次数达到120次时容量保持率仍有85％。添加过多的CNTs，对电池性能的提高无益。浙江大学博士学位论文摘要与耳录采用合适的反应温度和葡萄糖溶液浓度，通过水热反应实现了对球形

5、p·Ni(OH)2表面非晶态纳米碳修饰。电化学测试表明，在O．2C和lC的低中倍率下，虽然表面碳修饰的B．Ni(OrI)2电极电化学循环性能更稳定，但电极活性物质球形13-Ni(Onh的利用率约为87％，比普通Ni(OH)2电极减少约10％。但在3C倍率放电条件下，表面碳修饰的B．Ni(OH)2电极在循环30周期后放电容量基本没有变化，且放电电压高出普通Ni(OH)2电极约30mV。此外，为了更好的实现碳修饰13-Ni(OH：h电极的高倍率性能，应适当添加约6wt．％CoO。采用湿化学沉淀法在醇一水体系中制备了结晶良好、粒度约20_30

6、am、振实密度为1．7g／ml的球形a-Ni(OI-lh，并研究讨论了络合剂与陈化时间对a-Ni(01Th组织结构的影响。含10wt．％a-Ni(OH)2的复相I]／a-Ni(OI-Ih粉体，振实密度高达2．41g／ml。对D旭．Ni(OH)2复相电极材料电化学性能的研究发现，纳米a-Ni(OHh的电化学活性高于D—Ni(OH：h。纳米球形a-Ni(OHh的添加提高了电极的放电比容量、放电电压和循环寿命。纳米a-Ni(OH)2的最佳含量为10wt．％，添加过多的纳米a-Ni(OHh会恶化电极的电化学性能。关键词：镍氢电池；IB-Ni(O

7、Hh电极；高倍率性能；添加剂；纳米CoO；碳纳米管；表面修饰：纳米a-Ni(OH)2n浙江大学博士学位论文摘要与目录AbstractAsoneofthemostwidelyusedrechargeablebaReries，nickel·metalhydride(MH／Ni)batteries哦requiredtoimprovethehighpowercharacteristicsconsideringapplicationforelectricvehicles．ThehighpowerperformanceofMH／Nibatteryi

8、saffectedstronglybythepositiveelectrodebecauseofthepoorconductivityoftheactivematerialI$-Ni(OI如．Inthisw