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CoOOH包覆Ni（OH）_2的制备工艺及电化学性能研究

作　者: 张乐
导　师: 陈丽
学　校: 天津大学
专　业: 物理化学
关键词: 镍氢动力电池 Ni（OH）2 CoOOH 循环伏安
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着环境污染的日益严重和能源的急剧短缺,各国已经开始积极研发电动车。具有比容量较高、安全性较好等优点的镍氢动力电池已成为目前研究的热点,而正极材料的研究是制约镍氢动力电池发展的瓶颈。本论文采用液相沉淀法在Ni(OH)2表面包覆CoOOH。利用正交实验法研究了包Co量w、体系pH值、反应温度和NaClO溶液加入量四个因素对包覆后Ni(OH)2的电化学可逆性的影响,并通过循环伏安法对不同包覆条件Ni(OH)2电化学性能进行比较,确定了最优的制备条件:包Co量的质量分数为0.025、体系pH值为12、反应温度为75℃和NaClO溶液加入量为7cm3。实验结果表明最佳条件下制备的CoOOH包覆层在Ni(OH)2表面形成了均匀的导电网络,改善了Ni(OH)2的导电性能。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)等技术对不同包覆条件制备的Ni(OH)2的表面形貌和晶体结构进行表征。结果表明,本论文制备的CoOOH包覆层均匀,包覆后Ni(OH)2的晶型仍为β-Ni(OH)2,且Ni(OH)2衍射峰的半高宽变宽。采用恒电流充放电测试对电池的大倍率充放电性能和比容量进行研究。结果表明,包覆CoOOH可以降低电池的内阻,使电池的性能有所改善,同时降低了大倍率下比容量下降的速率,增大了比容量的保持率。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 镍氢动力电池概述  7-18
  1.1 引言  7
  1.2 电动车的发展历史和现状  7-8
  1.3 动力电池的发展历史和现状  8-14
    1.3.1 高功率铅酸电池  9-10
    1.3.2 镍氢动力电池  10-13
    1.3.3 锂离子电池  13-14
  1.4 镍氢动力电池正极材料的发展现状及存在问题  14-17
    1.4.1 镍氢动力电池正极材料的发展现状  14
    1.4.2 Ni(OH)_2 存在的问题及解决方法  14-16
    1.4.3 掺杂添加剂的Ni(OH)_2 制备方法  16-17
  1.5 本论文工作内容及意义  17-18
第二章 CoOOH包覆氢氧化镍的制备及测试  18-24
  2.1 实验试剂及仪器设备  18-19
    2.1.1 实验试剂  18
    2.2.2 实验仪器和设备  18-19
  2.2 实验流程及装置  19-20
  2.3 CoOOH包覆Ni(OH)_2 的制备方案  20-21
  2.4 CoOOH包覆Ni(OH)_2 的循环伏安测试  21-24
    2.4.1 微电极的制备  22
    2.4.2 电化学测试仪器装置  22-23
    2.4.3 循环伏安测试条件  23-24
第三章 CoOOH包覆工艺对氢氧化镍的影响  24-34
  3.1 CoOOH包覆Ni(OH)_2 的循环伏安图  24-28
  3.2 实验制备工艺的分析  28-34
    3.2.1 包Co量的影响  28-29
    3.2.2 pH值的影响  29-30
    3.2.3 温度的影响  30
    3.2.4 NaClO溶液加入量的影响  30-31
    3.2.5 极差分析  31-32
    3.2.6 方差分析  32-34
第四章 CoOOH包覆氢氧化镍的形貌和结构表征  34-43
  4.1 扫描电子显微镜分析（SEM）  34-38
    4.1.1 CoOOH包覆前后Ni(OH)_2 SEM比较  34
    4.1.2 反应物浓度的影响  34-35
    4.1.3 pH值的影响  35-36
    4.1.4 温度的影响  36-37
    4.1.5 NaClO溶液加入量的影响  37-38
    4.1.6 最佳条件下包覆的Ni(OH)_2 的SEM  38
  4.2 X射线衍射分析（XRD）  38-42
    4.2.1 CoOOH包覆层对Ni(OH)_2 晶型的影响  39-40
    4.2.2 CoOOH包覆层对衍射峰半高宽的影响  40-42
  4.3 CoOOH晶体结构  42-43
第五章 CoOOH包覆对电池大电流性能的影响  43-49
  5.1 电池的制备  43-45
    5.1.1 电池原料的选择  43
    5.1.2 电池制备工艺  43-45
  5.2 电池的化成和充放电测试方法  45-46
  5.3 CoOOH包覆Ni(OH)_2 对电池动力性能的影响  46-49
    5.3.1 对充放电性能的影响  46-47
    5.3.2 对电池内阻的影响  47
    5.3.3 对高倍率比容量的影响  47-49
第六章 结论  49-50
参考文献  50-54
致谢  54

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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