姚寿广 窦 飞 刘 顿 程 杰

(1江苏科技大学能源与动力学院，镇江 212003)

(2超威电源有限公司，湖州 313100)

0 引言

单液流电池由于其储能规模大、性价比高、循环寿命长、绿色环保等优点成为具有良好发展前景的新型储能装置。2007年，杨裕生、程杰团队研发了锌镍单液流电池并取得专利[1-3]，其正极采用烧结镍电极，以电解液流动和控制锌沉积/溶解来解决锌枝晶问题。有研究表明，含有ZnO的电解液能够稳定氢氧化镍结构[4]，使锌镍单液流电池循环寿命得到极大提高，但是电池整体比能量降低。

Ni(OH)2作为正极材料，对镍基电池(Ni/MH、Ni/Cd、Ni/Zn、Ni/Fe)的性能有着至关重要的影响。该材料一般有α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2两种晶型[5]，α-Ni(OH)2具有比容量高的特点，但在强碱性环境下易转变为β-Ni(OH)2[6]，使其应用受到了一些限制；β-Ni(OH)2的比容量(理论值为 289 mAh·g-1)低于α-Ni(OH)2(482 mAh·g-1)，但在碱性环境下能稳定工作和进行大功率放电。为提升β-Ni(OH)2的性能，国内外学者对β-Ni(OH)2进行一些改性处理，如金属元素掺杂改性[7-12]，并取得了一些成果[13-14]。

Shangguan等[15]采用聚丙烯酰胺辅助二次干燥法制备Co、Zn共掺杂的非球形β-Ni(OH)2，它在0.2C的倍率容量可以达到276.1 mAh·g-1，5.0C容量达到196.8 mAh·g-1，优于目前商业化的球形Ni(OH)2的比容量(259.3、174.6 mAh·g-1)，同时在1.0C充放电倍率下循环200圈，非球形Ni(OH)2的放电比容量要比球形Ni(OH)2高出约11.5%。金属元素Co、Zn掺杂可提高Ni(OH)2的充放电性能，但Co价格较高，无法达到降低电池成本的目的。李晓峰等[16]采用机械球磨法制备Mn掺杂β-Ni(OH)2，比容量随Mn掺杂量的提高而降低，样品中Ni0.8Mn0.2(OH)2的比容量最高，其放电比容量为261 mAh·g-1。李晓峰等[17]还制备了Mn、Zn共掺杂的Ni(OH)2，样品的相结构均为β相，掺杂样品表现出较好的大电流充放电性能，Ni0.8Mn0.15Zn0.05(OH)2电极在0.2C倍率下的放电比容量为265 mAh·g-1。……