氢镍电池正极材料Al取代α-Ni（OH）2的研究进展.pdf

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1、氢镍电池正极材料Al取代OL—Ni(OH)2的研究进展张海艳，朱健，周勤俭，甘胜，孙卓(金天能源材料有限公司，湖南湘潭41l132)摘要：论述了AI取代0【一Ni(OH)的结构特征和稳定机理；从体相掺杂、层间阴离子影响、表面包覆和掺混其它材料等几个方面综述了近年来有关Al取代—Ni(OH)的研究进展；对AI取代0l—Ni(OH)的应用前景进行了探讨。关键词：氢镍电池；正极材料；AI；一Ni(OH)2中图分类号：TM912．9文献标识码：A文章编号：1002—087X(2014)03—0579—04ResearchprogressofA

2、l--substitutedOL--typenickelhydroxideascathodematerialsforMH—NibatteryZHANGHai—Yan，ZHUJian，ZHOUQin-jian，GANSheng，SUNZhuorG0ldSkyEnergyMaterialsCo．，Ltd,XiangtanHunan41』132，China)Abstract：ThestructuralcharacteristicsandstabilizationmechanismofAI-substituteda-typenickelhyd

3、roxidewereintroduced．ResearchesfrOmtheaspectsofdoping，intercalatedanionsinfluences，surfacecoatingandmixingwithothermaterialsinrecentyearswerereviewed．TheapplicationprospectsofAI-substituted0【一typenickelhydroxidewerealsodiscussed．Keywords：MH-Nibat【ery；cathodematerials；AI

4、；a-typenickelhydroxide目前，商品化的氢镍电池正极材料为~-Ni(OH)，经过多综述，并在此基础上对Al取代0【．Ni(OH)：的应用前景进行了年的研发，B．Ni(OH)的电化学性能有了很大提高，质量比容探讨，指出提高振实密度、平衡u-Ni(OH)的稳定性与比容量量己接近理论值，提升潜力有限。而随着电动汽车(Ev)、混合之间的关系是实现产业化的关键。动力汽车(HEV)和新型电子设备的不断发展，迫切要求氢镍电1AI取代OL—Ni(OH)2的结构与稳定机理池具有更高的比容量和比能量、更长的循环寿命、更好的大电~-Ni(

5、OH)：的基本单元是NiO：层，层间含有靠氢键键合流充放电性能以及更低的成本，13一Ni(OH)己经不能完全满足的水分子，c轴层间距约0．8nm，所以一些阴离子如so?一、市场要求。CO、NO3-及半径较小的阳离子如Li、Na+、等也能嵌入到与6-Ni(OH)相比，仅一Ni(OH)：作为氢镍电池正极材料具层间嘲。阴离子松散地嵌入到a-Ni(OH)：层间后，层与层之间有以下优势：~-Ni(OH)与Y-NiOOH的晶体密度接近，且呈无序的湍流层状结构，这种结构并不稳定，在强碱溶液中，c~-Ni(OH)2／y．NiOOH电对在充放电循环中不

6、经历中间相，因~-Ni(OH)可缓慢地脱水并转化为13．Ni(OH)[6】。而不会引起电极明显膨胀，有利于延长电池的循环寿命；为了提高~-Ni(OH)：在强碱溶液中的稳定性，一般采用其",／-NiOOH中Ni的化合价高达3．67，o~-Ni(OH)J7-NiOOH电对它三价或二价金属离子如、Co3+xMn3~,Fe、Zn2+等替代层反应的理论电子转移数为1．67，c~-Ni(0H)的理论比容量达板中的部分Niz_，层间引入阴离子平衡层板正电荷，得到类水482mAh／g，远高于B—Ni(OH)2的289mAh／g；a-Ni(OH)2的放

7、滑石化合物(LDH)，LDH具有与~-Ni(OH)相同的结构，且在电平台高、放电曲线平坦、可逆性和大电流充放电性能好；强碱溶液中稳定l7l。金属离子稳定R-Ni(OH)：的作用机理是通-Ni(OH)中Ni元素含量比[3-Ni(OH)：低20％30％(质量过提高Ni(OH)：层板的正电荷数，增强阴离子在层间的键合分数)，可有效降低原料成本。因此，开发e~-Ni(OH)2极具研究力，从而抑制层间阴离子与水分子的流失『81。价值和商业前景。Morishita等研究了20％(摩尔分数)Al取代or．一Ni(OH)2近年来，国内外学者通过掺杂二

8、价或三价离子来部分取在充放电过程中的精细结构变化，以理想结构和缺陷结构模代~-Ni(OH)中的Ni2+，大大提高了~-Ni(OH)在强碱溶液或型为基础，对充放电过程中的o~-Ni(OH)2／',／-NiOOH物相进行高温