淺談納米材料在電池中的應(yīng)用

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1、淺談納米材料在電池中的應(yīng)用［論文關(guān)鍵詞］:納米材料電池復(fù)合材料［論文摘要］:納米材料的小孔徑效應(yīng)和表血效應(yīng)與化學(xué)電源中的活性材料非常相關(guān)，作為電極的活性材料納米化后，表面增大，電流密度會(huì)降低，極化減小，導(dǎo)致電容量增大，從而具有更良好的電化學(xué)活性。特別是最富特征的一維納米材料納米碳管在作為新型貯鋰材料、電化學(xué)貯能材料和高性能復(fù)合材料等方面的研究已取得了重人突破，因而開辟了全新的科學(xué)研究領(lǐng)域。一、堿性鋅鐳電池材料（一）納米級n02夏熙等利用溶膠凝膠法、微乳法、低熱固相反應(yīng)法合成制得納米級Y-Mn02川作堿鎰電池正極材料。發(fā)現(xiàn)純度不佳，但與EMD以最佳配比混合，可人人提高第2電子當(dāng)暈的放電容量

2、，也就是可出現(xiàn)混配效應(yīng)。若制得的納米Y-Mn02純度扁時(shí)，本身的放電容量即優(yōu)于EMDO（二）摻Bi改性納米Mn02夏熙等通過加入Bi203合成得到改性Mn02,采用納米級和微米級改性摻Bi、Mn02混配的方法，放電容量都有不同程度的提高，并＞1?存在一個(gè)最佳配比。通過摻Bi在充放電過程屮形成一系列不同價(jià)態(tài)的Bi、Mn復(fù)合物的共還原和共氧化，有效抑制Mn304的生成，可極大地改善電極的可充性。（三）納米級a-Mn02釆用固相反應(yīng)法合成不含朵質(zhì)陽離子的納米aMn02,粒徑小于50nm,其電化學(xué)活性較高，放電容量比常規(guī)粒徑EMD?更大，尤其適于重負(fù)荷放電，表現(xiàn)出良好的去極化性能,具有一定的開發(fā)

3、和應(yīng)用潛力。（四）納米級Zn0堿猛電池中的電液要加入少量的zn0,以抑制鋅負(fù)極在電液中的自放電。Zn0在電液中的分散越均勻，越有利于控制自放電。納米Zn0在我國已應(yīng)用于醫(yī)藥等方面。山于堿猛電池朝著無汞化發(fā)展，采用納米Zn0是可選擇的方法之一。應(yīng)用的關(guān)鍵是要注意納米Zn0材料的表而改性問題。(五)納米級In2O3In2O3是堿猛電池的無機(jī)代汞緩蝕劑的選擇之一，目前己開發(fā)并生產(chǎn)出無汞堿備電池用高純納米In2O3,該材料具有比表而積大，分散性好，緩蝕效果更佳的特點(diǎn)，應(yīng)用于無汞堿鎰電池具有良好的抑制氣體產(chǎn)牛的作用。二、在MH/Ni電池中的應(yīng)用(一)納米級Ni(OH)2有人用沉淀轉(zhuǎn)化法制備了納米級

4、Ni(011)2,并發(fā)現(xiàn)納米級Ni(Oil)2比微米級Ni(OH)2具有更高的電化學(xué)反應(yīng)可逆性和更快速的活化能力。采用該材料制作的電極在電化學(xué)氧化還原過程中極化較小，充電效率高，活性物質(zhì)利用更充分，而且顯示出放電電位較高的特點(diǎn)。趙力等人用微乳液法制備納米PNi(OH)2,粒徑為40?70nmo該方法較易控制納米顆粒粒徑大小，并口?所制得的納米材料呈球型或橢球形，適用于某些對顆粒狀冇特殊要求的場合，如作為氫氧化腺電極的添加劑，按一定比例摻雜，可使Ni(0H)2的利用率顯著提高，尤其當(dāng)放電電流較人時(shí)，利川率可提高12%o(二)納米晶貯氫合金陳朝暉等利用電弧熔煉高能球磨法制備出納米晶LaNi5

5、,平均粒徑約20nm,采用該材料制備的電極與粗晶LaNi5制備的電極相比，具有相當(dāng)?shù)姆烹娙萘?，更好的活化特性，但其循環(huán)壽命較短。三、鋰離子電池材料(一)陰極材料納米LiCo02夏熙等用凝膠法制備的納米LiCo02,放電容量為103mAh/g,充電容量為109mAh/g,長平臺在39V處，有明顯提高放電平臺的效果，循環(huán)穩(wěn)定性也大為提髙，但未見有混配效應(yīng)。低熱固相反應(yīng)法合成納米LiCo02,發(fā)現(xiàn)了混配效應(yīng):以一定比例與常規(guī)LiCo02進(jìn)行混配，做成電池測試，充電容量可達(dá)132mAh/g,放電容量為125mAh/g,放電平臺在39V,由于納米顆粒增大了比表而積，令Li+更易嵌入和脫出，削弱了極

6、化現(xiàn)象，循環(huán)性能比常規(guī)LiCo02明顯提高，顯示出較好的性能。（二）納米陽極材料中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所“碳納米管和其它納米材料”的研究工作取得了階段性成果。制得的碳納米管層間距離為0.34nm,略大于石墨的層間距0.335nm,這有利于Li+的嵌入和脫出，它特殊的圓筒狀構(gòu)型不僅可使Li+從外壁和內(nèi)壁兩方而嵌入，而且可防止因溶劑化Li+的嵌入引起石墨層剝離而造成負(fù)極材料的損壞。實(shí)驗(yàn)表明，用該材料作為添加劑或單獨(dú)用作鉀-離子電池的負(fù)極材料均可顯著提高負(fù)極材料的嵌Li+容量和穩(wěn)定性。屮國科學(xué)院金屬研究所等川有機(jī)物催化熱解法制備出單壁納米碳管和多壁納米碳管。他們的研究表明用納米碳管作為電極

7、，比容量可達(dá)到1100mAh/g,且循環(huán)性能穩(wěn)定。香港科技大學(xué)用多孔的沸石晶體作載體，首次成功研制出尺寸最小，全球最細(xì)且排列規(guī)整的0.4nm單壁納米碳管，繼而乂發(fā)現(xiàn)在超導(dǎo)溫度15°C以下呈現(xiàn)出特殊的一維超導(dǎo)特性。四、電容器材料III可充電電池和電容器共同組合的復(fù)合電源系統(tǒng)引起了人們的濃厚興趣，特別是環(huán)保電動(dòng)汽年研究的興起，這種復(fù)合電源系統(tǒng)可在汽千啟動(dòng)、爬坡、剎午時(shí)提供大功率電源，因而可以降低電動(dòng)車輛對蓄電池人功率放電的限制要求，大人