稀土和金属离子复合掺杂非晶ni(oh)-%2c2-制备及电化学性能的研究

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1、摘要论文全面综述了氢氧化镍电极材料的研究现状。基于非晶态材料的诸多优异性能及稀土元素物质独特的电子组态和功能金属离子的强电化学活性等作用，本文从非品态材料的角度出发，通过快速冷冻，￡沉淀法成功制备出了掺杂Y(III)、La(111)以及复合掺杂Y(III)／AI(III)、La(III)／Sr(11)q#晶态氢氧化镍样品材料，并系统研究了其制备合成条件及行为规律，材料的微结构特征与电化学性能，同时研究了样品。乜极材料的电极过程动力学特征，探讨了添加剂掺杂对非品态氢氧化镍性能的影响及其电化学效应作用。文中通过实验从单因素考察了掺杂剂钇的含量、pH

2、值、搅拌反应时间和干燥温度对制备的样品材料充放电和循环伏安特性等性能的影响，确定出其优化制备条件为：钇掺杂量为4％(质量分数)，反应pH值为10．6．11．0，搅拌反应时间为2．0h。干燥温度为80℃。并与同样条件下制备的]3-Ni(OH)2进行对比。发现非晶态Ni(OH)：样品材料具有结构缺陷多，无序性强等特点，其放电比容量较高为330．04mAh-g～，放电平台较平稳，放电中值电压为1．2678V；在充放电循环30次后比容量衰减仅为4．1l％．循环可逆性较好，充放电循环稳定，电荷转移电阻较小．采用优化工艺条件下制备不同复合掺杂比例量的Y(I

3、II)／A1(III)样品，并对其进行微结构与电化学性能测试，结果表明：掺杂之后的氢氧化镍仍为非品态：通过复合掺杂Y(III)／AI(III)样品与仅掺Y(III)的对比，复合掺杂4％Y(III)16％AI(III)样品的微结构缺陷比单独掺杂Y(III)的样品增多，无序性变强。将样品组装成MH-Ni模拟电池，在0．2C充电6h。0．2C放电至1．0V的充放电制度下。复合掺杂4％Y(III)16％Al(ⅡI)样品电极的放电比容量和放电中值电压分别为351．83mAh·g-1和1．3364V，且经4：!久充放电活化就能获得晟大值的放电比容量，在充放

4、电循环30次后比容量衰减仅为2．21％；样品电极的电荷转移电阻小，质子扩散系数大为1。32×10’9cm2-s”，电极反应可逆性高，并且充放电循环30次后仍具有稳定的非晶态微结构。发现适量的钇和铝复合掺杂能够提高电极的析氧电位和放电电位，而且由于形成带较多正电荷离子的微结构缺陷和扩大质子在充放电过程中的进出自由度。对增强样品电极结构的稳定性和导电性起到明显的作用。将复合掺杂La(III)／Sr(II)与单掺t丑(III)和未掺杂样品进行对比。掺杂前后的样品材料仍为非晶态；同样发现复合掺杂4％La(III)6％Sr(II)样品材料有较多的结构缺陷

5、和较强的无序性：热分解温度为312．7℃，较复合掺杂Y(III)／AI(III)样品材料的低，整个升温过程共失重26．49％：放电中值电压为1．2650V和放电比容量为340．56mAh·g-1，充放电循环30次后容量衰减仅为2．72％．循环可逆性好，且在充放Lli循环30次后非晶态微结构稳定。适量的镧和锶复合掺杂能够有效抑制电极的析氧反应，且有更好的活化性能。关键词：快速冷冻共沉淀法：非晶态氢氧化镍：Y(III)／AI(III)、La(111)／Sr(II)复合掺杂；微结构特征：也化学性能及效应作用AbstractCurrentadvance

6、ofstudyonamorphousnickelhydroxidewasreviewedinthispaper．Basedontheadvantagesofamorphousmaterials，theuniqueelectronconfigurationofrareearthelementmaterialsandthestrongelectrochemicalactivityofmetalpositiveions。thispaperwasintheviewofamorphousmaterial．TheamorphousNi(OH)2wassyn

7、thesizedbychemistryprecipitationmethodcombinedwithrapidfreezingtechnique．ThispaperhasstudiedthetechnologyconditionsandthebehaviorruleofamorphousNi(oH)!preparedbydopedrareearthsY(III)andLa(III)，codopedtherareearthsandmetalpositiveionssuchasY／AIandLa／Sr．Moreover,thesamplemater

8、ialmicro·structuralfeaturesandelectrochemicalperformancewereresearched．Atth