论文总字数：23789字

摘 要

本论文主要采用水合肼还原法制备了在不同PVA浓度下的单质钴粉末。并且对其进行了XRD，SEM，循环伏安，交流阻抗，高倍率性能测试,充放电测试。可以得出以下结论：

(1) 通过水合肼还原法制备的单质钴粉末，由于存在形态控制剂(PVA)，导致其在生长过程中，某些晶面上，其生长受到了抑制，从而其微观形貌与不加PVA完全不同，从SEM图像可以看到，加入PVA之后制备的钴粉，其微观形貌呈颗粒状。

(2) 通过单质钴电极的循环稳定性测试和其充放电循环后的容量保持率计算，可知PVA浓度为0.5%时的单质Co粉末50次循环之后放电容量高，为400.2mAh/g，且其容量保持率为67.9%。因此综合来说，加入的PVA浓度为0.5%时制备的Co粉末充放电性能最好。

(3) 在高倍率放电性能测试中，除了一开始的时候放电容量迅速减小，但之后就有了微小的提升，之后放电容量不再迅速减小而是保持在一个比较平稳的水平线上，缓慢减小，随着电流密度的提高，单质钴电极的高倍率放电能力仍能保持着一个较高的数值，所以这足以说明了单质钴电极具备了高功率电极的要求。

关键词：Co材料 Ni/Co电池 电化学性能 水合肼还原法

ABSTRACT

This thesis mainly tells the cobalt powder which adopts the hydrazine hydrate reduction method under different PVA concentration. We did the XRD, SEM, cyclic voltammograms, ac impedance, high rate of performance test and Charge-discharge test. The results show as follows:

(1) Prepared by hydrazine hydrate reduction method, the cobalt powder, due to the form control agent (PVA), has been suppressed on its face in the process of its groth. and its microstructure, with the PVA, is granular in its SEM image.

(2) Through the cycle of elemental cobalt electrode stability test and their retention capacity calculation, after the charge and discharge cycle, we know that the cobalt powder of 0.5% PVA has the highest discharge capacity. It is 400.2 mA/g. The capacity retention ratio is 67.9%. In general, the cobalt powder of 0.5% PVA has the best charge-discharge performance.

(3) In the high-rate discharge performance test, the discharge capacity decreases rapidly at first and then remained stable slowly decreases. With increased current density, elemental cobalt electrode high rate discharge capability can still maintain a higher value, which is sufficient to explain the elemental cobalt electrode with a high power electrode requirements.

Key Words: Co materials; Ni/Co battery; Electrochemical properties; Hydrazine reduction method

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 钴的不同形态 1

1.3 钴的制备 2

1.3.1 水热法合成Co₃O₄纳米材料 2

1.3.2 化学络合沉淀法制备球形Co(OH)₂ 2

1.3.3 电解法制取金属钴粉 4

1.3.4 液相化学还原法制备超细钴粒子 5

1.4 钴的电化学性能的研究 10

1.4.1 Co₃O₄纳米颗粒的电化学性能研究 11

1.4.2 β-Co(OH)₂的电化学性能研究 12

1.4.3 单质钴的电化学性能研究 13

1.5 本课题的研究意义及内容 13

第二章 实验方法 14

2.1 实验仪器及规格 14

2.2实验原料 14

2.3 单质钴的制备工艺 15

2.4 钴电极的制备工艺 15

2.5 单质钴的测试方法 16

2.5.1 充放电性能测试 16

2.5.2 XRD 16

2.5.3 SEM 17

2.5.4交流阻抗 17

2.5.5 循环伏安 17

第三章 实验结果与讨论 19

3.1 XRD分析 19

3.2 SEM分析 19

3.3 电化学性能测试 20

3.3.1 单质钴粉的循环稳定性测试 20

3.3.2 单质钴粉的高倍率放电性能测试 22

3.3.3 恒电流充放电测试 23

3.3.4 交流阻抗性能测试 24

3.3.5 循环伏安性能测试 25

第四章 结论 27

参考文献 28

致谢 30

1. 绪论
   1. 引言

由于钴金属具有良好的物理、化学及机械性能，它是我们现在制造高强度合金、耐热合金、硬质合金、磁性材料和催化剂等的重要材料。其应用的范围很广泛，而且量也是很大，90年代以来，世界钴使用量一直处于增长的趋势，由于单质态或则其他形态的钴有良好的循环性能和高倍率性能及容量，并且它相比与其他电极材料还有环保的意义。因此，钴已经逐渐代替原来的电极材料如：Cd，成为新的碱性二次电池的电极材料^[1]。

钴的原子序数为27，原子量为58.9332，常温状态下稳定晶体结构为密排六方晶体，常见化合价为2、3。有铁磁性，加热到1150℃时磁性消失。在常温下不和水作用，在空气中加热300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co₃O₄^[2]。

• 1. 钴的不同形态

当前人们关于磁性微/纳米结构的兴趣，如花形结构，海胆结构和枝状结构，是受它们在作为信息储存材料，电极材料，催化剂和微波吸收材料中广泛的应用的影响。不同于一般的材料，这些复杂的微/纳米结构赋予了这些材料不同的奇特的能力。例如，静磁偶极相互作用和形状各向异性对于增强材料的磁性矫顽力有着明显的强化作用。特定的表面区域和井然有序的毛孔决定了化学药剂的吸附和运输^[3]。更有趣的是，在其作为微波吸收材料和屏蔽材料时，其这个结构展现了很好的吸收性能^[4]。而这种性能可以通过改变晶体的晶体相，大小和形状来得到。

请支付后下载全文，论文总字数：23789字