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论文系统阐述了Ni(OH)2的研究进展,基于Al代α–Ni(OH)2在碱液中容易发生相变和循环稳定性不好等问题做了以下研究工作。 1.采用均相沉淀法以硝酸镍为镍源合成了不同摩尔比例的Al代α–Ni(OH)2样品材料。利用XRD、FT–IR和FESEM分析了Al取代量对Ni(OH)2层间距、层间组成及微观形貌的影响。结果表明,所制备的Ni(OH)2样品材料都为α相;随着铝取代量的增加,样品的晶相结构逐渐变稳定,层间距逐渐变大,嵌入氢氧化镍的层间阴离子逐渐增多。电化学测试表明样品的放电比容量随着Al取代量的增加,呈现出先增大后降低的趋势,当铝取代量为15％时放电比容量最高(320mA·g–1),电化学性能较好。 2.在此基础上,采用均相沉淀法,分别以硝酸镍和硫酸镍为镍源,制备出层间含有NO3-的Al代α–Ni(OH)2和层间含有SO42-的Al代α–Ni(OH)2样品材料,研究了不同液相阴离子对Al代α–Ni(OH)2样品材料循环稳定性的影响,发现层间含有SO42-的Al代α–Ni(OH)2样品材料循环稳定性更好。 3.在探究出最佳掺铝比例的基础上,制备出了Al代α–Ni(OH)2样品和不同MCNTs复合量Al代α–Ni(OH)2/MCNTs复合材料样品,并对其进行水热处理。通过物理表征发现所制备的样品均为α型,随着MCNTs复合量的增加,样品的层间距变大,涡层结构更明显,层间阴离子更多。循环伏安,交流阻抗和充放电等电化学测试表明Al代α–Ni(OH)2/MCNTs复合材料样品比Al代α–Ni(OH)2具有更低的电化学反应阻抗和更好的循环稳定性,放电性能良好,复合MCNTs量为1%的样品效果最好。 4.采用“二次合成工艺”,即以高放电比容量的Al代α–Ni(OH)2(核材料,层间含有NO3–的Al代α–Ni(OH)2样品)为母粒,通过二次沉淀反应,在母粒表面包覆一层循环稳定性好的纯Ni(OH)2(层间含有SO42–的Ni(OH)2样品,记为子粒),制备出核壳结构Ni(OH)2样品材料。对其进行XRD、FT–IR表征发现:对母粒进行包覆时,子粒围绕母粒均匀生长、层层包覆,不会出现脱离母粒单独成相,生成沉淀的现象;对其进行循环伏安,交流阻抗等电化学测试时发现包覆了子粒的核壳结构Ni(OH)2样品材料循环稳定性大幅度提高,包覆量为10%的核壳结构的Ni(OH)2样品材料在不同充放电电流密度下表现出优异的循环稳定性能。 5.采用沸碱处理法,原位制备表层为β相、亚表层为α/β相、核心为α相的梯度共晶Ni(OH)2电极材料,并对沸碱处理的时间进行探究。对梯度共晶Ni(OH)2材料进行循环伏安,交流阻抗即充放电等电化学测试时发现,制备出的梯度共晶Ni(OH)2样品材料在有非常优异的循环稳定性。当沸碱处理时间为300s时,梯度共晶Ni(OH)2样品材料放电比容量最高,循环稳定性最好。