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納米材料的小孔徑效應(yīng)和表面效應(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大突破,因而開辟了全新的科學(xué)研究領(lǐng)域。

1堿性鋅錳電池材料

11納米級(jí)γ-MnO2

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(jí)γMnO2用作堿錳電池正極材料。發(fā)現(xiàn)純度不佳,但與EMD以最佳配比混合,可大大提高第2電子當(dāng)量的放電容量,也就是可出現(xiàn)混配效應(yīng)。若制得的納米γMnO2純度高時(shí),本身的放電容量即優(yōu)于EMD。

12摻Bi改性納米MnO2

夏熙等通過加入Bi2O3合成得到改性MnO2,采用納米級(jí)和微米級(jí)改性摻BiMnO2混配的方法,放電容量都有不同程度的提高,并且存在一個(gè)最佳配比。通過摻Bi在充放電過程中形成一系列不同價(jià)態(tài)的BiMn復(fù)合物的共還原和共氧化,有效抑制Mn3O4的生成,可極大地改善電極的可充性。

13納米級(jí)α-MnO2

采用固相反應(yīng)法合成不含雜質(zhì)陽離子的納米αMnO2,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)和應(yīng)用潛力。

14納米級(jí)ZnO

堿錳電池中的電液要加入少量的ZnO,以抑制鋅負(fù)極在電液中的自放電。ZnO在電液中的分散越均勻,越有利于控制自放電。納米ZnO在我國已應(yīng)用于醫(yī)藥等方面。由于堿錳電池朝著無汞化發(fā)展,采用納米ZnO是可選擇的方法之一。應(yīng)用的關(guān)鍵是要注意納米ZnO材料的表面改性問題。

15納米級(jí)In2O3

In2O3是堿錳電池的無機(jī)代汞緩蝕劑的選擇之一,目前已開發(fā)并生產(chǎn)出無汞堿錳電池用高純納米In2O3,該材料具有比表面積大,分散性好,緩蝕效果更佳的特點(diǎn),應(yīng)用于無汞堿錳電池具有良好的抑制氣體產(chǎn)生的作用。

2在MH/Ni電池中的應(yīng)用

21納米級(jí)Ni(OH)2

周震等人用沉淀轉(zhuǎn)化法制備了納米級(jí)Ni(OH)2,并發(fā)現(xiàn)納米級(jí)Ni(OH)2比微米級(jí)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βNi(OH)2,粒徑為40～70nm。該方法較易控制納米顆粒粒徑大小,并且所制得的納米材料呈球型或橢球形,適用于某些對(duì)顆粒狀有特殊要求的場合,如作為氫氧化鎳電極的添加劑,按一定比例摻雜,可使Ni(OH)2的利用率顯著提高,尤其當(dāng)放電電流較大時(shí),利用率可提高12%。