納米(氫)氧化鎳的制備及其電化學(xué)性能.pdf

1、本文在全面綜述國內(nèi)外Ni（OH）2研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，通過微乳法和微乳/溶劑熱法制備了納米Ni（OH）2和NiO。采用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、紅外（IR）、熱重（TG）等分析手段對產(chǎn)物的形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，初步探討了Ni（OH）2的生長機(jī)理，并對Ni（OH）2在MH/Ni電池和NiO在AC/NiO電容器上的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。 以TX-100/正己醇/正庚烷/水所形成的微乳液為反應(yīng)體系，通

2、過微乳法得到了無規(guī)則、弱結(jié)晶性的六方β-Ni（OH）2。當(dāng)ω=10時，Ni（OH）2電極的0.2C最大放電比容量為196.5mAh·g-1，摻雜7％的CoO后增至234.6mAh·g-1，電化學(xué)性能優(yōu)于共沉淀和包覆Co（OH）2兩種方式。140℃水熱處理1h后，電極的0.2C放電比容量增至259.2mAh·g-1，且C1C/C0.2C和100次循環(huán)（1C）放電比容量保持率分別達(dá)到89.8％和81.2％。溶劑熱反應(yīng)后，Ni（OH）2的結(jié)晶

3、性提高、粒徑增大，具有片狀、棒狀和紡錘狀三種形貌特征。溶劑熱反應(yīng)不改變電極的放電比容量與ω值的變化趨勢。隨著溶劑熱反應(yīng)時間的延長，電極的高倍率放電性能提高。140℃溶劑熱反應(yīng)18h時，電極的0.2C最大放電比容量為279mAh·g-1，較未溶劑熱時提高了44.4mAh·g-1。循環(huán)伏安和電化學(xué)阻抗表明，此時電極的可逆性最好、擴(kuò)散系數(shù)最大和電荷轉(zhuǎn)移電阻最低。 以CTAB/正丁醇/正庚烷/水所形成的微乳液為反應(yīng)體系，通過微乳法得到了

4、針狀、六方β-Ni（OH）2，其長度約為20～40nm。當(dāng)ω=28時，Ni（OH）2電極的0.2C最大放電比容量為222.6mAh·g-1，摻雜7％的CoO后增至285.3mAh·g-1，電化學(xué)性能明顯優(yōu)于共沉淀和包覆Co（OH）2兩種方式。溶劑熱反應(yīng)后，Ni（OH）2的結(jié)晶性提高；具有片狀和棒狀結(jié)構(gòu)，粒徑分別為80～100nm和100～160nm。電極的放電比容量與ω值的變化趨勢不變，但是放電比容量明顯降低。140℃溶劑熱反應(yīng)12h時

5、，電極的0.2C最大放電比容量為234.6mAh·g-1，較未溶劑熱時降低了50.7mAh·g-1。循環(huán)伏安和電化學(xué)阻抗表明，此時電極的擴(kuò)散系數(shù)最大、電荷轉(zhuǎn)移電阻最低，電極受電荷轉(zhuǎn)移控制。探討了Ni（OH）2的生長機(jī)理，推測Ni（OH）2經(jīng)表面活性劑誘導(dǎo)、自組裝形成棒狀和片狀結(jié)構(gòu)。 通過300℃煅燒由TX-100/正己醇/正庚烷/水微乳體系得到的Ni（OH）2，得到了無規(guī)則、立方NiO。隨著煅燒溫度的升高，NiO的粒徑逐漸增大，

6、在煅燒溫度低于600℃時的晶體生長活化能為10.72kJ·mol-1。TG曲線分為三部分，分別對應(yīng)著Ni（OH）2中的吸附水、殘余表面活性劑和晶格水的失去。DSC分析表明，Ni（OH）2的熱分解溫度為258℃。在100mA·g-1電流密度下，AC/NiO電容器的比電容、比功率和比能量分別為104.4F·g-1、75W·kg-1和65.3Wh·kg-1，200次循環(huán)后比電容保持率為87.7％。在0～1.5V電壓范圍內(nèi)，AC/NiO電容器具