镍氢电池正极添加纳米氧化锌和碳纳米管及其电化学性能的研究

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镍氢电池(MH/Ni)作为一种高比能量的二次电池得到了广泛的应用。氢氧化镍电极作为MH/Ni的正极,是影响电池电化学性能的主要因素。氢氧化镍电极的实际容量取决于连接氢氧化镍颗粒与集流体之间导电网络的效率。该网络通常分为导电性差和良好两种,导电性差的电极仅含有活性物质氢氧化镍而没有导电剂或添加剂。因此,要提高活性物质的利用率,必须在氢氧化镍电极中加入适当的导电剂或添加剂。   本文阐述了MH/Ni目前国内外的发展情况、MH/Ni的主要构成部分以及材料的发展状况、电池组成部件对电池电化学性能的影响。介绍了纳米氧化锌(nano-ZnO)与碳纳米管(CNTs)的制备方法。纳米氧化锌的制备方法有物理方法和化学方法。这里主要介绍制备纳米氧化锌的化学方法。目前,大量的碳纳米管主要采用以下方法来制备:石墨电弧法、化学气相沉积法(CVD)、激光法。采用化学气相沉积法制备碳纳米管,将其与正极活性物质分别球磨。然后把碳纳米管作为添加剂掺杂制备MH/Ni电池正极,研究了正极中添加不同含量的碳纳米管在不同充放电制度下对电极电化学性能的影响。结果表明,在较小的放电电流下,添加了碳纳米管的模拟电池放电性能并没有得到改善,而且比没有添加的还要差些;但在较大放电电流下,模拟电池中添加碳纳米管的作用就比较明显。经过比较,添加量为1%的碳纳米管电化学性能更好,而且放电平台比较平稳。采用制备的纳米氧化锌(均匀沉淀法)和碳纳米管作为正极添加剂,掺杂制备两种不同正极极片。研究了正极中添加不同含量在不同放电制度下对MH/Ni电池电化学性能的影响。结果表明,在30mA/g恒电流放电条件下,添加纳米氧化锌的模拟电池有助于提高放电性能,第80次循环时添加量为2%的放电容量最高为259.2mAh/g;但在60mA/g恒电流放电条件下,添加量为1%CNTs的模拟电池在第80次循环时放电容量为260.3mAh/g。
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