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%。

NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM异质一体电极促进碱性析氧

低廉、高效稳定的催化电极对碱性电解水意义重大。利用水热法在钛网(TM)上原位构筑前驱体Ni(OH)_(2),通过固相硒化法在350℃对前驱体进行不同时长的硒化反应,制备出NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM异质一体电极。利用XRD、XPS对电极的物相和表面元素价态进行分析;通过SEM和TEM对电极的形貌和元素分布进行表征。并在1 mol/L KOH电解液中对电极进行电催化析氧性能测试。XRD和SEM分析证实了电极的物相和形貌依赖于硒化时间。电化学测试结果显示了电极的形貌对催化性能的影响较大。硒化2 h所得到的NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM电极具有最佳的异质形貌和最优的碱性析氧性能,驱动10 mA/cm^(2)电流密度仅需285 mV的过电位,Tafel斜率为50 mV/dec,100 h的恒电压测试中电流密度衰减率为16%。粗糙的表面显著地增多了有效活性位点,强化了异质界面上不同物种间的协调作用,中间产物的转换速率和电子的转移速率得以加快;该电极表现出优异的催化活性和耐久性。

不同荷电状态下α-Ni(OH)_2的质子扩散系数

应用电化学交流阻抗法 (EIS)研究了不同荷电状态下的α Ni(OH) 2 的质子扩散系数 (使用Equivcrt软件拟合实验数据 )。结果表明 ,质子扩散系数是电极荷电状态的函数 ,在荷电状态为 2 0 %左右时 ,质子扩散系数具有最大值 ,并且在荷电状态大于 1 0 %时 ,均大于 β Ni(OH) 2 活性物质。在电极荷电状态为 0 %时 ,阻抗谱为半圆(在频率小于 1 0Hz时 ) ,未显示固相有限扩散控制的特征。从理论上讨论了此结果。

碱性蓄电池正极用球形微粒Ni(OH)_2的制备、性能和结构

碱性蓄电池正极用球形微粒Ｎｉ（ＯＨ）２的制备、性能和结构赵林治＊杨书廷赵培正吕庆章丁立张明春（河南师范大学化学系新乡４５３００２）关键词Ｎｉ（ＯＨ）２，球形微粒，制备，性能，结构，氢氧化镍电极１９９７－０６－１６收稿，１９９７－１１－１７修回国家自然...

掺杂Al的α-Ni(OH)_2的电化学性能

采用循环伏安、模拟电池及AA型MH/Ni实验电池对掺杂铝α Ni(OH) 2 γ NiOOH电化学过程进行了研究 .XRD分析证明掺杂Alα Ni(OH) 2 在AA型MH/Ni电池中数十次充放电循环和 1年以上放置后仍保持α Ni(OH) 2 晶体结构特征不变 ,与 β Ni(OH) 2 β NiOOH过程相比 ,其电化学行为显示出更多的优点 .

掺杂α-Ni(OH)_2的电化学性能研究

氢氧化镍是碱性蓄电池的正极活性物质 ,为了改善镍系列电池的性能 ,对掺杂α Ni(OH ) 2 的合成工艺和电极的电化学性能进行了研究。将氢氧化镍制成镍正极 ,与贮氢负极制成MH Ni电池 ,通过与其它几种球型氢氧化镍在 0 .2C、1C率放电性能的比较 ,讨论了此材料的优势。结果表明此掺杂α Ni(OH ) 2 具有较高的放电平台 ,且放电曲线非常平坦 。

Co对Ni（OH）_2电极中质子扩散行为的研究

本文采用恒电位阶跃、循环伏安及恒电流放电法，考察含Ｃｏ量０％～５３％的Ｎｉ（ｏＨ）_２电极充放电过程中质子的扩散系数：充电过程该值为１０－９～１０－１０ｃｍ２／ｓ，放电过程则为１０（－１１）ｃｍ２／ｓ．数据处理时对文献中有关公式进行了修正．

Ni(OH)_2/SBA-15分子筛复合电极材料的制备与超级电容性能

以SBA-15分子筛为载体,采用简单化学沉淀法制备Ni(OH)2/SBA-15分子筛复合材料,用X射线衍射仪、SEM、TEM和电化学工作站等手段研究复合材料的物相和超级电容性能.结果表明,硫酸改性的SBA-15分子筛比纯SBA-15分子筛具有更高的均一性,孔道发生显著变化,比表面积增大.Ni(OH)2/SBA-15复合材料的表面形貌为纳米尺寸的蜂窝孔状结构,活性材料Ni(OH)2由层状结构的-αNi(OH)2构成.电化学性能测试表明,Ni(OH)2/SBA-15复合材料的比容量随着放电电流密度的增大而降低,随着SBA-15分子筛在复合材料中所占质量分数的增大而降低.采用硫酸改性SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料比采用纯SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料具有良好的超级电容性能和动力学性能,材料最高比容量为1 069 F/g.

化学镀钴Ni(OH)_2电极的电化学行为

以化学镀钴前后的Ni(OH) 2 粉末为活性材料 ,以泡沫镍为基体 ,制得Ni(OH ) 2 电极。采用循环伏安法 (CV)研究了这两种电极的电化学行为 ,测定了H+ 在Ni(OH) 2

稳定的α-Ni(OH)_2研究进展

α -Ni(OH) 2 因具有较高的放电比容量 ,有望成为镍电极的活性物质。综述了用锌、铁、锰、钴和铝取代的α -Ni(OH) 2 的制备工艺及其电化学性能。在探讨α相不稳定的原因及如何使其稳定于强碱中的基础上 ,展望了其应用前景。

钴离子注入对Ni（OH）_2／NiOOH电极行为的影响

用波长扫描现场椭圆偏振光谱方法和电化学实验技术研究Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极上的电化学反应。用离子注入技术将钴引入到镍电极表面层中，可提高Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极的充电效率。拟合椭圆法实验数据确定了充、放电过程中表面膜的转化模型，所得结果表明：在钴离子注入之后，光学模型保持不变，但Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极的充电效率可得到提高。

镍粉对Ni(OH)_2电极电化学行为的影响

利用恒电流充放电、循环伏安法研究了过量镍粉对Ni(OH)2电极电化学行为的影响,并用X射线衍射分析了放电后镍粉结构的变化。结果表明:电极中的镍粉在碱性电解液中会氧化成活性物质β-Ni(OH)2,从而对放电容量作出贡献,同时因氧化使导电性降低而影响Ni(OH)2的放电效率。利用镍粉作空白试验对照,将电极在第4～6周期的放电容量扣除镍粉的贡献可尽量准确地测定Ni(OH)2的放电容量。

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g^(-1)。当测试电流密度为0.5A·g^(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。

通过添加水溶性材料提高Ni(OH)_2超级电容器的比电容

采用水热法将聚丙烯酰胺(PAM)和十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为软性模板合成样品Ni(OH)2-PAM,Ni(OH)2-CTMAB和Ni(OH)2.在PAM和CTMAB的作用下,合成出来的样品有了更多的介孔,并且展现出了较宽的尺寸分布.通过扫描电镜(SEM)可以观察到不同的形貌.Ni(OH)2-PAM和Ni(OH)2-CTMAB基电极在1 A/g的放电密度下的比电容分别是1200 F/g和757 F/g,这大大地高于没加水溶性材料合成的Ni(OH)2样品基的电极的比电容,只有113 F/g.因此,适当的添加一些水溶性材料能够提高电极材料的电化学性能.

Co 取代 Ni(OH)_2 电极电化学行为的研究

研究了由Ｃｏ取代Ｎｉ位置的Ｎｉ（ＯＨ）２电极，由χ射线衍射测定了其结构与α－Ｎｉ（ＯＨ）２相同，且能在碱液中及电化学循环时稳定存在。放电结果表明，充放电循环过程中，电子转移数目大于１（不同于以往在Ｎｉ（Ⅱ）与Ｎｉ（Ⅲ）间进行），在本实验中最高可达１３８。实验制得的电极和β－Ｎｉ（ＯＨ）２电极相比，具有较小的界面转移阻抗和较高的充电效率，且具有良好的机械性能。本文还对实验结果和可能的机理进行了简要的分析和探讨。

Ni(OH)_2添加剂对碱性介质中MnO_2电极可充性的影响

采用球形Ni(OH)2作为正极添加剂,使MnO2电极在7 mol／L KOH溶液中的可充性得到显著改善.对Ni(OH)2和曾广泛研究的Bi2O2添加剂修饰的MnO2电极的循环伏安图谱进行了对比性分析,初步明确了Ni(OH)2的作用机理.模拟电池恒流充放电实验证明,Ni(OH)2添加剂在实际可充碱锰电池中作用效果明显优于Bi2O3.

Ni(OH)_2和NiO电极材料的原位制备与性能的研究

采用原位水热生长法在泡沫镍基底上制备了β-Ni(OH)2纳米盘并通过煅烧获得NiO,均可以直接作为工作电极。利用XRD和SEM对样品进行了表征,并进行了电化学性能测试,结果表明我们所制备的Ni(OH)2电极在2 M KOH溶液中2.5 A/g的放电电流密度下,比容量达1495 F/g,通过煅烧得到的NiO,同样可以作为电极材料。

Al^(3+)掺杂α-Ni(OH)_2复合CNTs电极材料的高温性能

采用化学共沉淀法制备Al3+掺杂α-Ni(OH)2粉体,将其复合碳纳米管(CNTs)制成镍电极材料并研究其在高温下的电化学性能。结果表明:以混合CNTs(w=0.5%)的Al掺杂α-Ni(OH)2样品材料为活性物质制成镍电极,由其组装的MH-Ni电池在65℃高温环境下,采用0.2和1.0 C充放电制度的放电比容量分别为391.1和366.4 mAh.g-1;经40次充放电循环,放电比容量衰减率分别为6.8%、11.98%,表现出较好的高温环境电化学性能。

交流电电解制备NiO-Ni(OH)_(2)/石墨片及其电性能研究

分别以镍条和石墨棒为电极、氢氧化钠为电解液,施加交流电进行电解合成NiO-Ni(OH)_(2)/石墨片复合材料.通过XRD、SEM及(HR)TEM等对该材料进行物性表征,并研究其用作超级电容器电极的电化学性能.结果表明,经电解进入溶液中的镍离子以NiO和Ni(OH)_(2)两种晶体形式,颗粒尺寸约为70 nm均匀分散在被剥离成石墨片形成的微米束中.该复合材料做成的电极表现出优异的电化学综合性能,当充放电电流密度为20 A/g时,比容量高达1142 F/g;经2000次充放电循环后,容量保持率接近96%.材料优异的电化学性能归功于活性物质镍氧化合物颗粒纳米化以及石墨片层形成的微米束为离子和电子传输提供快速通道.