纳米材料在电池中的应用

1、纳米材料在电池中的应用工学论文 材料工程学 论文正文一纳米材料在电池中 的应用纳米材料在电池中的应用作者：未知发布时间：2007-3-23-纳米材料在电池中的应用疹纳米材料的小孔径效应和表面效应与化学电源中的活性材料非 常相关，作为电极的活性材料纳米化后，表面增大，电流密度会降低，极 化减小，导致电容量增大，从而具有更良好的电化学活性。特别是最富 特征的一维纳米材料纳米碳管在作为新型贮锂材料、电化学贮能材料和高性能复合材料等方面的研究已取得了重大突破，因而开辟 了全新的科学研究领域。1碱性锌锰电池材料1 1 纳米级Y -Mn02% 夏熙等利用溶胶凝胶法、微乳法、低热固相反应法合成制得 纳米级Y

2、 Mn02用作碱锰电池正极材料。发现纯度不佳，但与EM D以最佳配比混合,可大大提高第2电子当量的放电容量，也就是可出 现混配效应。若制得的纳米Y Mn02纯度高时，本身的放电容量即 优 TEMD。1 2掺Bi改性纳米Mn02夏熙等通过加入Bi 203合成得到改性Mn0 2,采用纳米 级和微米级改性掺Bi Mn02混配的方法，放电容量都有不同程度 的提高，并且存在一个最佳配比。通过掺Bi在充放电过程中形成一 系列不同价态的Bi Mn复合物的共还原和共氧化，有效抑制Mn 3 04的生成，可极大地改善电极的可充性。1 3 纳米级a -Mn02采用固相反应法合成不含杂质阳离子的纳米a Mn0 2,粒

3、径小 于50 nm，其电化学活性较高，放电容量比常规粒径EMD更大，尤其 适于重负荷放电，表现出良好的去极化性能，具有一定的开发和应用潜 力。、1 4 纳米级 Zn0碱锰电池中的电液要加入少量的Zn0，以抑制锌负极在电 液中的自放电Zn0在电液中的分散越均匀，越有利于控制自放电。 纳米Zn0在我国已应用于医药等方面。由于碱锰电池朝着无汞化发 展，采用纳米Zn0是可选择的方法之一。应用的关键是要注意纳米 Zn0材料的表面改性问题。5 纳米级In203Xln203是碱锰电池的无机代汞缓蚀剂的选择之一，日前已开发 并生产出无汞碱锰电池用高纯纳米In 2 0 3,该材料具有比表面积大, 分散性好,缓蚀

4、效果更佳的特点，应用于无汞碱锰电池具有良好的抑制 气体产生的作用。2在MH/N i电池中的应用1 纳米级Ni (0H)2周震等人用沉淀转化法制备了纳米级Ni (0H)2，并发现纳 米级Ni (0H)2比微米级Ni (0H)2具有更高的电化学反应可逆性 和更快速的活化能力。采用该材料制作的电极在电化学氧化还原过程 中极化较小，充电效率高,活性物质利用更充分,而且显示出放电电位 较高的特点。赵力等人用微乳液法制备纳米6 Ni (0H )2,粒径为 4070 nm。该方法较易控制纳米颗粒粒径大小，并且所制得的纳米 材料呈球型或椭球形，适用于某些对颗粒状有特殊要求的场合,如作为 氢氧化镍电极的添加剂，

5、按一定比例掺杂，可使Ni (0H)2的利用率 显着提高，尤其当放电电流较大时,利用率可提高12%。1 2下-页本文关键词：纳米材料电池相关文章列表：20052007燃料电池标准化发展规划及制定的重点项日氢能与质子交换膜燃料电池中国的燃料电池技术纳米结构材料在锂离子电池中的应用进展X块状金属纳米材料的制备技术进展及展望纳米材料研究的现状燃料电池技术进展及发达国家的开发动态纳米TiO2在太阳能电池方面的应用浅谈纳米材料的应用燃料电池的新进展纳米材料在电池中的应用2纳米品贮氢合金陈朝晖等利用电弧熔炼高能球磨法制备出纳米品LaNi 56,平均粒径约20 nm,采用该材料制备的电极与粗品LaNi5制 备

6、的电极相比，具有相当的放电容量，更好的活化特性，但其循环寿命 较短。对3锂离子电池材料密1 阴极材料纳米LiCoO2夏熙等用凝胶法制备的纳米LiCoO2,放电容量为103m Ah/g,充电容量为109mAh/g,长平台在3 9 V处，有明显提高放电 平台的效果，循环稳定性也大为提高，但未见有混配效应。低热固相反 应法合成纳米LiCoO 2,发现了混配效应:以一定比例与常规Li CoO2进行混配，做成电池测试,充电容量可达132mAh/g,放电容 量为125mAh/g,放电平台在3 9VT纳米颗粒增大了比表面积, 令Li +更易嵌入和脱出，削弱了极化现象，循环性能比常规LiCo 02明显提高,显

7、示出较好的性能。3 2纳米阳极材料中国科学院成都有机化学研究所“碳纳米管和其它纳米材 料”的研究工作取得了阶段性成果。制得的碳纳米管层间距离为0 34 nm,略大于石墨的层间距0 335 nm,这有利TLi +的嵌入和脱出, 它特殊的圆筒状构型不仅可使Li +从外壁和内壁两方面嵌入，而且 可防止因溶剂化Li +的嵌入引起石墨层剥离而造成负极材料的损 坏。实验表明，用该材料作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材 料均可显着提高负极材料的嵌Li+容量和稳定性。中国科学院金属 研究所等用有机物催化热解法制备出单壁纳米碳管和多壁纳米碳管。 他们的研究表明用纳米碳管作为电极,比容量可达到1100mAh/

8、 g , 且循环性能稳定。香港科技大学用多孔的沸石品体作载体，首次成功 研制出尺寸最小，全球最细且排列规整的0 4nm单壁纳米碳管，继而 又发现在超导温度15C以下呈现出特殊的一维超导特性。4电容器材料l 、由可充电电池和电容器共同组合的复合电源系统引起了人 们的浓厚兴趣，特别是环保电动汽车研究的兴起，这种复合电源系统可 在汽车启动、爬坡、刹车时提供大功率电源，因而可以降低电动车辆 对蓄电池大功率放电的限制要求，大大延长蓄电池循环使用寿命，从而 提高电动汽车的实用性。近年来以纳米碳管为代表的纳米碳材料的研 究和作为电极材料的应用，为更高性能的电化学超级电容器的研究开 辟了新的途径。清华大学用催

9、化裂解丙烯和氢气混合气体制备碳纳米 管原料，再采用添加粘结剂或高温热压的工艺手段制备碳纳米管固体 电极，通过适当的表面处理,制得的碳纳米管电极具有极高的比表面积 利用率。用纳米碳管和Ru02的复合电极制备双电层法拉第电容器, 在纳米碳管比表面积为150m2/g时，电容量可达20F/g左右。清华 大学已经制备出电容量达100F的实验室样品。在充分利用纳米材料 的表面特性和中空结构上，纳米碳管是日前最理想的超级电容器材料。5结束语a材料的先进性必然会推动电池的先进性，因此纳米材料 技术在电化学领域具有十分广阔的前景,不仅可使传统的电池性能达 到一个新的高度,更有望开发出新型的电源。b由于纳米材料的研究日前大多处于实验室阶段，因此如 何制得粒径可控的纳米颗粒，解决这些颗粒在贮存和运输过程中的团 聚问题，简化合成方法，降低成本，是今后实用化应注意的问题。c纳米材料技术在电池中应用时，应注意相关工艺的匹配, 并综合考虑成本，如利用材料的混配效应,而不能仅仅是材料取代的简 单考虑。上一页1 2本文关键词：纳米材料电池相关文