用电化学阴极沉积法制备稳定α型氢氧化镍

摘要

该论文用阴极沉积法制备了高密度的α-Ni(OH)<,2>,它可以在碱中稳定,并有良好的电化学性能.在第三章中,作者先对电沉积方法的各个工艺条件对沉积产物的影响分别进行了研究,摸索合适的工艺,并制备了密度达到1.55~1.8g·cm<'-3>的α型氢氧化镍样品,比以往化学共沉淀法合成的同类产品密度高了许多,从而解决了目前α型氢氧化镍研究中的最大问题,为改进镍电极的性能提供了一条好的途径.文中比较了电化学方法和化学方法产生沉淀的方式,从晶核形成、晶体生长的角度分析了电沉积方法能得到高密度产品的原因.论文中从多个方面研究了所制备产品(包括不同掺铝量及复合掺杂铝和其它金属元素的产品)的性能.掺铝的α型氢氧化镍比较难以活化,但循环稳定性很好,并且可以达到与商品氢氧化镍更高的体积比能量.同时,进行了不同倍率充放电,以及不同温度下的充放电实验,表明掺铝的α型氢氧化镍的大电流性能和低温性能均优于β型的商品氢氧化镍.良好的循环稳定性、高的体积比能量、优越的大电流与低温性能,使得用电化学阴极沉积法制备的掺铝α型氢氧化镍成为一种很有发展潜力的电极活性物质材料.在掺铝的基础上还进行了复合掺杂其它金属离子的实验,包括掺杂钴、锰,以进一步提高电极的电化学反应性能.此外还研究了热碱对样品稳定性的影响、溶液中添加氢氧化锂对样品充放电性能的影响以及几种氢氧化镍样品在浅放深充制度下的行为.在第四章中,以氢氧化镍电极为研究对象,讨论了从恒流充放电曲线衍生出的dt/dE-E曲线在分析电极活性物质性质方面的应用可能.在第五章中,应用空穴微电极对阴极电沉积过程的反应进行了研究,发现以铂和镍为基底进行电沉积时发生反应的先后顺序不同.使用粉末微电极对氢氧化镍进行了循环伏安与电化学阻抗谱测试,指出由于微电极有液相传质速度高等特点,有利于得到好的循环伏安曲线和简单的阻抗谱形式.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1氢氧化镍的结构和性质

§1.2氢氧化镍的掺杂改性和α型氢氧化镍的稳定化

1.2.1氢氧化镍的添加剂

1.2.2用掺杂法制备α型氢氧化镍的研究

§1.3氢氧化镍的制备方法

§1.4电化学浸渍法制备氢氧化镍

§1.5论文选题的目的和意义

第二章实验内容与方法

§2.1化学药品和仪器

§2.2 Ni(OH)2活性物质的制备

§2.3样品的物理性质测试与电化学性能研究

第三章电化学阴极沉积法制备的氢氧化镍的性能

§3.1引言

§3.2在泡沫镍电极上直接沉积的实验

3.2.1实验方法

3.2.2实验结果与讨论

3.2.3本节小结

§3.3电化学沉积法制备掺铝氢氧化镍的物理性质

3.3.1样品的振实密度

3.3.2表观形貌

3.3.3 X射线衍射(XRD)的结果

3.3.4热重(TG)测试的结果

3.3.5红外吸收(IR)测试的结果

§3.4电化学性能测试结果

3.4.1小电流活化性能

3.4.2大电流充放电循环实验

3.4.3不同倍率的放电实验的结果

3.4.4不同温度下的放电实验

3.4.5 ECI铝取代α-氢氧化镍在热碱中的稳定性

3.4.6不充分放电实验

3.4.7电解液中添加氢氧化锂的作用

§3.5其它几种样品的电化学性能

3.5.1无掺杂的样品

3.5.2铝锰复合掺杂

3.5.3单独掺钴与铝钴复合掺杂

3.5.4不充分放电实验

§3.6电化学阴极沉积制备铝取代α-氢氧化镍的不足

§3.7本章小结

第四章恒流充放电曲线分析方法的改进及其在氢氧化镍电极上的应用

§4.1引言

§4.2实验方法

§4.3结果与讨论

4.3.1对dt/dE-E曲线的理论分析

4.3.2 dt/dE-E曲线与E-r曲线

4.3.3恒流间歇放电实验的dt/dE-E曲线

4.3.4不同充放电倍率时的dt/dE-E曲线

4.3.5 dt/dE-E曲线与循环伏安曲线的比较

4.3.6高铁酸盐放电的dt/dE-E曲线

§4.4本章小结

第五章在空穴微电极上的研究

§5.1引言

§5.2实验方法

§5.3结果与讨论

5.3.1电沉积实验

5.3.2微电极上氢氧化镍的循环伏安实验和阻抗实验

§5.4本章小结

第六章总结与展望

参考文献

附录博士期间发表或接受的论文

致谢