插層復(fù)合電極材料的制備及儲(chǔ)能性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人類對(duì)新能源也越來越渴望。其中電化學(xué)儲(chǔ)能作為新能源體系的重要組成部分，被認(rèn)為是可替代化石能源體系的可持續(xù)發(fā)展能源體系。超級(jí)電容器、鋰離子電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分近年來引起了廣泛的關(guān)注。在電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中，電極材料是其重要構(gòu)成部分，在電化學(xué)性能和材料的成本方面，都起到關(guān)鍵作用。本文合成了釩氧化物插層鎳鋁水滑石、鎳鈷水滑石和以鎳鈷水滑石為前驅(qū)體的三元電極材料，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了的研究。具體如下：

2、　　1、通過水熱合成法制備了鎳鋁水滑石，以鎳鋁水滑石為前驅(qū)體，通過調(diào)整溶液的pH值，采用離子交換法制備了不同插層量的釩氧化物插層鎳鋁水滑石?？疾炝瞬煌琋i∶Al摩爾比的插層水滑石結(jié)構(gòu)和性能的變化規(guī)律。隨著Ni∶Al摩爾比變小，V氧化物插層量逐漸變大，層間V氧化物陰離子增多，導(dǎo)致水滑石層間距變大。隨后考察了反應(yīng)溶液的pH對(duì)插層量的影響，發(fā)現(xiàn)pH越高，偏釩酸根離子與氫離子結(jié)合形成的陰離子半徑越小，插層量越小。釩氧化物的插層量越多，材料的層間

3、距變大，暴露了更多的活性位點(diǎn)，與電解液充分反應(yīng)，有較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性逐漸增大。當(dāng)插層量繼續(xù)變大，由于活性物質(zhì)Ni的減少，材料的比容量開始下降，不過由于不具備電化學(xué)活性的Al增多，材料的循環(huán)穩(wěn)定性提高。插層過程中溶液的pH越小，致使釩氧化物插層含量的增多，電極材料的電化學(xué)性能越好。在Ni，Al金屬摩爾比為3∶1，實(shí)驗(yàn)過程中溶液pH為4.5時(shí)，電流密度為1 A-g-1時(shí)的釩氧化物插層鎳鋁水滑石有較高的比電容達(dá)900 F·g-1。

4、>　　2.以硝酸鈷、硝酸鎳為原料，尿素為沉淀劑，采用簡單的回流法制備了層狀堆疊的類球狀鎳鈷水滑石，其中鎳鈷摩爾比為4∶1，層間陰離子為碳酸根離子，具備水滑石的層狀結(jié)構(gòu)。隨后研究了其作為超級(jí)電容器材料的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在6M KOH電解液中，電流密度為1 A·g-1時(shí)比容量達(dá)1873 F·g-1，在10A·g-1電流密度下循環(huán)1000圈后比電容保持81％。
　　3.以鎳鈷水滑石為前驅(qū)體，在水滑石過夜溶脹后利用離子交換法進(jìn)行

5、了錳氧化物插層反應(yīng)，制得錳氧化物插層鎳鈷水滑石。插層的水滑石再與LiOH混合均勻，在不同的溫度下進(jìn)行焙燒，從而得到一系列鋰離子電池LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2正極材料。隨著焙燒溫度的升高，材料的層狀結(jié)構(gòu)越來越明顯，當(dāng)升高到800℃，材料表面光滑，分散均勻，具有明顯層狀結(jié)構(gòu)。此時(shí)材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性也最好。在0.1C電流密度、2.75-4.5V(vs.Li/Li)電壓下復(fù)合材料的比容量為193mAh·g-1，循環(huán)20周后