Co(OH)_2和Ni粉对氢氧化镍电极性能的影响

采用三角波电位扫描、X射线衍射及恒流充放电曲线法研究了在氢氧化镍电极中添加Co( OH) 2 和 Ni粉后对电极性能的影响 .结果表明 ,氢氧化镍电极中加入质量分数为 8% Co( OH) 2和 13% Ni粉时 ,电极的放电容量最高 ,电极在充放电循环过程中的膨胀最小 .

氢氧化镍表面包覆Co(OH)_2及其大电流充放电性能

在惰性气氛保护下,采用“梯度共晶”-络合共沉积方法,在球形Ni（OH）2表面包覆不同含量的Co（OH）2。利用X射线衍射、扫描电镜和恒电流充放电技术测试其相结构、表面微观形貌和充放电性能。研究结果表明：镶嵌Co（OH）2包覆层的球形Ni（OH）2具有良好的放电容量和大电流充放电性能。倍率放电性能与包覆Co（OH）2的量有一定的关系。在0.8C充电/0.4C放电条件下,包覆层最佳含Co（OH）2量为0.8%;而在1C充放电、2C充电/1C放电和3C充放电条件下,包覆层含Co（OH）2量最佳范围为2%-3.6%。表面包覆价态稳定Co（OH）2是改善氢氧化镍电极大电流充放电性能的一条有效途径。

球形氢氧化镍表面包覆Co(OH)_2的研究

采用液相化学沉淀包覆的方法在球形氢氧化镍表面包覆了一层Co(OH) 2 膜 ,对包覆粒子进行了SEM分析、EDS分析、粒度分析等 ,发现pH值和络合剂的浓度对包覆反应有很重要的影响。在反应中注意各影响因素的配合可以在球形氢氧化镍表面获得均匀致密的、具有特定微晶形貌的Co(OH) 2

电沉积合成镍/氢氧化镍/聚苯胺薄膜及其电容特性

采用电沉积法合成以铜箔为基底的Ni/Ni(OH)_(2)/PANI复合电极材料。首先通过电沉积法将Ni/Ni(OH)_(2)纳米层沉积于铜箔表面,然后通过电化学聚合法在三电极体系下在其表面沉积一层聚苯胺薄片。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS、CV、GCD和EIS对Ni/Ni(OH)_(2)/PANI的形貌、结构以及电化学性能进行了研究。结果表明,Ni/Ni(OH)_(2)/PANI具有较高的比电容和优异的循环性能。Ni/Ni(OH)_(2)/PANI在1 A/g电流密度时具有1400 F/g的比电容,当电流密度从1 A/g增加到10 A/g时,其容量保持率为62.7%,表现出良好的倍率性能,并且在10 A/g的高电流密度下循环2000次后其容量保持率为76%。聚苯胺薄片沉积在Ni/Ni(OH)_(2)基体表面可以降低电极表面的电荷转移阻抗,同时起到保护电极的作用,使复合电极的电化学循环性能得到改善。

球型氢氧化镍表面包覆CoOOH的研究

使用H2 O2 在碱性环境中 (pH =9～ 10 )氧化二价钴盐 ,在球型氢氧化镍表面均匀地生成一层CoOOH导电层。用表面包覆CoOOH的球型氢氧化镍与直接添加CoO或CoOOH的球型氢氧化镍作对比 ,分别作为电极粉末填涂进泡沫镍基体中制成电极 ,通过充放电性能测试 ,发现表面包覆CoOOH的球型氢氧化镍电极活化较快 ,充电电位较低 ,放电电位较高 ,放电容量较高。另外采用粉末微电极循环伏安实验研究了表面包覆CoOOH的球型氢氧化镍和直接添加CoO的球型氢氧化镍的电化学性能 ,发现表面包覆CoOOH的球型氢氧化镍电极 β Ni(OH) 2 向 β NiOOH转变更加容易 ,因而具有较高的充电效率。

Cl^-和Zn^(2+)阴阳离子复合掺杂α-氢氧化镍的结构与电化学性能

采用化学共沉淀法,制备出Cl-和Zn2+阴阳离子复合掺杂α-Ni(OH)2粉体。样品材料利用XRD、EDS、SEM、IR、DSC-TG和粒度测试仪进行结构形态及物理特性表征分析。同时以其为活性物质合成镍正极材料并组装MH-Ni电池,测试其充放电、循环可逆特性和交流阻抗等电化学性能。实验结果表明,在掺杂物质摩尔比为Cl-:Zn2+=1:3时,Cl-和Zn2+复合掺杂α-Ni(OH)2为层状结构,结晶水含量较高,热分解温度低。其MH-Ni电池在以80mA/g恒流充电5h,40mA/g恒流放电至终止电压为1.0V的充放电制度下,电化学极化阻抗较小,放电比容量为354.08mAh/g,放电平台平稳、中值电压高达1.313V,且经过多次充放电循环后,其电极活性物质仍然保持α-Ni(OH)2状态,电极过程结构稳定,循环可逆性较好,具有较高的电化学活性。

MgCo_(2)O_(4)@Ni(OH)_(2)纳米针的制备及其超电性能研究

采用水热和电沉积方法成功合成出超级电容器MgCo_(2)O_(4)@Ni(OH)_(2)(MCON)电极材料。在导电基底泡沫镍上,絮状的Ni(OH)_(2)包覆着针状的MgCo_(2)O_(4),改善了母体材料的结构,构成了有效的电连接,从而增强导电性能。电化学性能测试表明,该MCON表现出优秀的电化学性能,其在1 mA/cm^(2)的电流密度下,比电容高达2635.4 F/g,容量提高了72.4%,且以14 mA/cm^(2)循环1000周次后比电容保持原有容量的91.2%。将MCON与活性炭分别以正极和负极组装成非对称超级电容器,其在电流密度1 A/g下,比电容达91.8 F/g。另外,该非对称超级电容器在功率密度为2.1 kW/kg下,能量密度为28.7 Wh/kg,同时点亮红色发光二极管时长高达25 min。研究结果表明设计复合材料拥有较强的储能能力,适合作为超级电容器电极材料。

集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的电解析氢自支撑薄膜催化剂

氢气是一种重要的能量储存载体.通过电解水析氢的方式,可以将其他可再生能源转化为电能,并以化学能的形式储存于氢气中.为了提高电解析氢过程的能量转化效率、降低能耗,需要高活性的析氢催化剂.这些催化剂不仅应具有巨大的比表面积,还应具备适中的氢吸附能和较强的解离水的能力.铂基催化剂在电解析氢方面展现出了显著的优势,而同族的镍基催化剂因其高性价比而备受关注.然而,在电解析氢过程中,镍基催化剂存在氢吸附强度高和解离水能力弱两个重要缺陷,这导致析氢过程动力学不理想.因此,本文的研究思路是探索如何在镍基催化剂中引入功能性组分,以平衡氢吸附能和催化水解离的能力,从而实现析氢性能的提升.研究表明,碳纳米管(CNTs)可以改善催化剂的电解析氢性能,而Ni(OH)_(2)则可以提升催化剂解离水的能力.因此,本文采用复合电沉积法制得CNTs-Ni薄膜,并通过原位氧化在其表面形成Ni-Ni(OH)_(2)异质结构,构建了包含CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)两种功能组分的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)薄膜.该薄膜展现出与Pt/C相当的析氢活性和更出色的稳定性.微观形貌分析显示,CNTs的引入使CNTs-Ni薄膜具有复杂的三维结构,镍以高度褶皱的微球形态均匀负载在CNTs表面,形成巨大的比表面积.电化学测试和模拟计算结果证实,CNTs-Ni薄膜的析氢活性较纯镍有显著提高,这归因于其巨大的电化学活性面积以及CNTs对析氢过程动力学的积极影响.当优化沉积时间和CNTs表面镍的负载量时,CNTs-Ni薄膜的电化学活性面积和析氢活性均得到显著提升.进一步氧化处理后,通过X射线光电子能谱和X射线衍射等测试手段证实了Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的形成,并观察到电化学活性面积的增大和析氢活性的改善.此外,深入研究发现,随着氧化时间的延长,单位电化学活性面积上的析氢活性出现下降.结合析氢过程的背景电流分析推测,在析氢过程中CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)表面发生氢氧化镍的还原,重新生成的镍活性位点对提升析氢过程动力学起到关键作用.但过长的氧化时间可能会破坏镍活性位点的再生.基于此理论构建的计算模型验证了CNTs和异质结构对析氢活性的协同增强作用,使氢的吸附自由能达到理想值,理论上氢在复合薄膜表面的析出过电位接近于0 V.因此,在碱性溶液中,集成有CNTs和Ni-Ni(OH)_(2)异质结构的CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)析氢催化剂表现出优异的性能,其氢气起始析出电位为0 V,当阴极电流密度分别为10和50 mA/cm^(2)时,析氢过电位也仅为65和109 mV.综上所述,本文通过复合电沉积和原位氧化的方式获得了CNTs-Ni-Ni(OH)_(2)自支撑析氢催化剂,不仅体现出明显的几何效应,而且也对析氢过程的动力学产生了积极影响.这种整合多种功能性组分的方式,为未来设计和制备高活性、高性价比的电解析氢材料提供了新的思路.

Al^(3+)、Zn^(2+)替代镍离子的纳米氢氧化镍电极材料

提出了多离子不同位置替代镍离子(利用晶格畸变互补性)来制备氢氧化镍电极材料的方法,并对Al3+、Zn2+的替代量、阴离子种类、活性剂的种类和反应温度进行了正交试验,得出了最佳的Al3+、Zn2+替代纳米氢氧化镍的制备工艺,获得电化学容量达316 mAh/g的电极材料。通过晶格常数分析,证实了晶格畸变互补性。

Ni(OH)_(2)基复合材料的制备及其在超级电容器方面的进展

超级电容器是一种很有前途的电化学储能系统,合理设计和构建高比电容材料,对于超级电容器技术的发展至关重要。具有高化学稳定性、高理论容量、高速率性能等优点的Ni(OH)_(2)材料在近年引起了广泛关注。然而,其实际测试性能(尤其是速率能力)通常远低于理论值,这可能归因于活性位点的可接近性受限、反应动力学缓慢或电子转移能力不足,严重阻碍了其的实际应用。研究人员试图打破Ni(OH)_(2)固有结构的限制,探索提升其性能的方法。本文综述了Ni(OH)_(2)及其复合材料的制备方法:溶剂热法、电沉积法、化学沉积法、微波水热合成法等,并将其应用于超级电容器方面的进展进行了总结。此外,本文指出了Ni(OH)_(2)及其复合材料应用于超级电容器所面临的挑战和前景,以满足现代社会的应用需求。

电沉积法制备Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极及储能特性研究

本文采用两步电沉积技术,以泡沫铜为基底,原位制备了Cu(OH)_(2)/镍钴双金属硫化物(Ni-Co-S)复合电极材料。先采用恒电流沉积技术将泡沫铜表面氧化,得到Cu(OH)_(2),泡沫铜同时作为电极基底和铜的唯一来源,再通过恒电位沉积,将Ni-Co-S均匀覆盖在Cu(OH)_(2)表面。Cu(OH)_(2)一方面作为活性电极组分参与氧化还原反应,同时作为底层材料,为顶层Ni-Co-S的沉积提供较大的沉积空间,进而形成了更丰富的电化学活性位。基于这种原位电沉积技术以及Cu(OH)_(2)与Ni-Co-S组分的协同作用,Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极表现出增强的赝电容特性,在2mA·cm^(-2)的放电电流密度下,比容量为4.88 F·cm^(-2),库伦效率为88.12%,5000次充放电循环后,比容量保持在初始值的86.38%。

H2O和H2O2绿色制备氢氧化镍微阵列及其电化学性能研究

绿色清洁是当今超级电容器电极材料研究的主题,并且过渡金属化合物在电化学储能方面具有独特的优势。为了将二者的优点结合到一个电极上,采用H2O和H2O2这两种含氧键稳定性不同的材料,在泡沫镍上水热生长出电极材料Ni(OH)2。对该两种材料制备的H2O-Ni(OH)2与H2O2-Ni(OH)2的结构、形貌、组成元素和电化学特性进行了分析和比较。在电流密度为3A g^-1时,H2O2-Ni(OH)2的质量比电容为1560F g^-1,循环稳定性好,5000次循环后电容保持率达90%,均优于H2O-Ni(OH)2的电化学性能。H2O2-Ni(OH)2具有较H2O-Ni(OH)2生长密集、取向性优良的阵列结构,从而获得的较多活性位点和较稳定的生长形态是其优异的质量比电容和循环性能的原因,同时在电极材料的生长形态研究中提供了非常有利的形态学基础。

覆钴型氢氧化镍的制备

通过'管道式合成'工艺制备了球形氢氧化镍,然后以化学沉积法在氢氧化镍表面包覆氢氧化钴,制备了表面覆钴含量不同(0.75%～6.00%,质量分数,下同)的覆钴型氢氧化镍.利用X射线衍射、扫描电镜和恒流充放电技术测试了其相结构、表面微观形貌和质量比容量、循环寿命等,研究了覆钴型氢氧化镍表面不同含量的钴对组织结构及电化学性能的影响.X射线衍射和扫描电镜分析表明:表面包覆不同含量钴的氢氧化镍结构仍为β相,但其表面形貌各有不同.电化学测试结果表明:表面覆钴含量1.5%～2.0%左右的氢氧化镍具有优良的电化学循环稳定性及大电流(2C)充放电性能优异,300次循环后比容量仍能保持约80%,可作为氢镍动力电池的正极材料.

非晶态氢氧化镍材料电极理论放电容量估算

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出非晶态氢氧化镍,将其粉体制成微电极作为研究电极,并以Pt电极作为辅助电极,Hg-HgO电极作为参比电极构成三电极体系。通过对非晶态氢氧化镍样品电极过程极化曲线的测试,计算其交换电流密度和极限电流密度,并根据计算结果,估算出非晶态氢氧化镍作为电极活性材料在充放电过程中电极反应转移电子数近似为1.35,理论放电比容量为393.26mAh/g,表明具有较高的电化学容量。

电极材料非晶态氢氧化镍的电化学活性

通过快速冷冻沉淀法制备非晶态氢氧化镍粉体,微粒形状不规则,具有较小粒度分布和较大比表面积。经测量,发现其样品粉体拉曼光谱(Raman)峰较多,差热分析(DSC)发现其分解温度较低,为295.18℃,结果分析表明活性较高。将所制备的非晶态Ni(OH)2粉体作为活性物质合成正极材料,并组装成MH-Ni碱性模拟电池,在恒流50mA/g下充电8h,25mA/g下放电,终止电压为1.0V时,其放电工作电压平稳且时间长,放电平台为1.26V。放电比容量可达333.22mAh/g,高于β-Ni(OH)2的理论比容量289mAh/g,循环伏安曲线的测试结果表明,可逆性能较好,在碱性电解液中结构稳定。

球形氢氧化镍的微结构形成机制研究(英文)

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术研究了在连续搅拌反应沉淀-结晶过程中生成的球形氢氧化镍的微结构形成机制。研究结果表明,在连续搅拌反应器中,小颗粒的聚集为氢氧化镍微粒生长的主要方式,聚集和重结晶过程进而影响球形氢氧化镍颗粒的表面和内部结构;宏观形貌为球形的每一个氢氧化镍微球由纳米片状氢氧化镍沿径向叠砌而成,纳米片状氢氧化镍晶粒之间相互连接形成三维网络结构;氢氧化镍微球表面结构显示由新生纳米晶氢氧化镍自组装聚集特征,同时微球内存在大量的孔隙。具备这种结构的球形氢氧化镍活性物质在Ni-MH电池的充放电过程中可能具有良好的力学稳定性及质子和电子传导性能。

纳米氧化镍氢氧化镍复合电极材料的制备及其电化学性能

Tow nanosize powders of β Ni(OH) 2 and NiO were synthesized by solid state reaction of NiC 2O 4·2H 2O with NaOH and NiCl 2·6H 2O with NaOH respectively and characterized by XRD and SEM. Their electrochemical properties were investigated. The results shown that the composite electrode materials composed of the two kinds of nano particles and zinc powder displayed excellent discharge property.

铝钴复合掺杂的氢氧化镍的制备及其电性能

用低热固相反应法制备铝钴复合掺杂的N i(OH)2样品,研究其结构和电化学性能。XRD测试结果表明,同时掺杂摩尔分数为20%的A l和摩尔分数为5%的Co的-αN i(OH)2样品在6 mol/L KOH中浸泡6个月仍保持稳定的α型结构;该样品经30次充放电循环仍保持α型结构。电化学测试结果表明,该样品的放电比容量和大电流放电性能均明显好于摩尔分数为20%的A l的单掺杂-αN i(OH)2和球形-βN i(OH)2。

掺锰氢氧化镍的结构与电化学性能(英文)

采用化学共沉淀法制备了锰取代的氢氧化镍样品,应用X RD 技术对不同锰含量样品的相结构进行了表征,并用恒电流充放电、电流脉冲弛豫法和电化学阻抗技术研究了样品的电化学行为. X RD 结果显示:锰含量少于20%时,样品主要由β相组成;而当锰含量达到28.3% 时,可以得到具有纯α相结构的样品.电化学研究结果表明:掺锰的氢氧化镍样品具有优良的电化学循环稳定性;锰的掺杂提高了氢氧化镍电极的析氧电位,增大了样品的质子扩散系数;具有较低锰含量的氢氧化镍样品显示了较大的放电容量和较高的放电电位.