镍锌(NiZn)电池是一种碱性二次电池，具有高的功率密度和安全性、优异的低温性能且环境友好，主要应用在消费电子、基站、数据中心、低温交通、应急备电等领域，但同锂离子电池相比，商业NiZn电池能量密度和循环寿命较低，阻碍了其大规模应用[1-3]。为了提高NiZn电池的性能，研究人员采用了多种策略，其中制备具有高性能的活性材料是最有效的方法之一。电池的容量通常由正极材料决定，NiZn电池正极的活性材料为Ni(OH)2，其具有多电子氧化还原反应、高理论容量和良好的碱性稳定性[4-6]，也被用作镍氢、镍铁电池的活性材料。
Ni(OH)2具有可调控的晶相结构与优异的界面反应动力学速率[7-9]，通常以α相与β相存在。β-Ni(OH)2层间距较小，离子扩散受限，具有较高的结构稳定性；α-Ni(OH)2具有较大的层间距，有利于离子迁移，但在浓碱性环境下其层间阴离子与水分子被OH-不断置换，层塌陷，转变为β相[10-15]。由于β-Ni(OH)2在浓碱溶液中的稳定性强，商业NiZn电池使用其作为电极活性材料。但α-Ni(OH)2发生氧化还原反应时平均每个镍原子转移的电子数目是β- Ni(OH)2的1.7倍左右，理论比容量达到490 mAh·g-1。离子掺杂是一种稳定α-Ni(OH)2结构的有效策略[16-20]。研究者通常用高价态金属离子取代镍离子位置，基于晶格应力与电荷补偿机制，扩大了NiO基的层间距并增强了层间水合稳定性，从而获得α- Ni(OH)2[21-23]。研究人员[24]表征相结构时发现，改变金属离子种类和掺杂量时会出现2种β相向α相转变的过渡相，一种是β相和α相的特征峰在X射线衍射(XRD)图中共存(混合相α/β-Ni(OH)2)，一种是在12°~18°之间和20°左右分别出现衍射峰(中间相α- β-Ni(OH)2)。电化学性能测试表明，这2种过渡相的稳定性均高于α-Ni(OH)2，比容量均高于β-Ni(OH)2。我们课题组采用Co2+和Cr3+作为掺杂离子分别合成了中间相α-β-Ni1-xCox(OH)2[25]和混合相α/β-Ni1-xCrx(OH)2[26]，电化学测试结果表明二者具有优异的倍率性能和长循环稳定性。
Y3+具有高的价态且离子半径大于Ni2+，可用来掺杂Ni(OH)2[27]。如Feng等[28]制备了Y3+掺杂的Ni3(NO3)2(OH)4，由其组成的Y-Ni3(NO3)2(OH)4/Zn电池在1 A·g-1下具有218 mAh·g-1的比容量。Zhu等[29]制备的Y-Ni(OH)2应用于超级电容器时能量密度可达55.49 Wh·kg-1；7 000次循环后，容量保持率仍可达85.8%。众所周知，影响材料性能的因素除了成分以外，还包括晶相、形貌、尺寸及是否团聚等。
基于此，我们使用Y3+掺杂Ni(OH)2制备得到Ni0.93Y0.07(OH)2。物相表征结果表明，随着Y3+掺杂比例的增大，样品晶相由β相转变为α-β中间相，最终转变为α相，形貌从无规则纳米粒子、纳米片到团聚体。电化学测试结果表明，Y3+掺杂量(物质的量分数)为7%时获得的α-β中间相的Ni0.93Y0.07(OH)2的电化学性能最佳，由其组装的NiZn软包电池展现出长达1 600次的循环寿命，最初能量密度为192.86 Wh·kg-1，1 600次循环后仍然有182.03 Wh·kg-1，库仑效率保持在94%以上，展现出优异的电化学性能，优于由未掺杂Ni(OH)2电极组装的NiZn电池。
聚丙烯酸钠((C3H3O2Na)n)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)和氢氧化锂(LiOH)均为AR，购自天津市众联化学试剂有限公司；六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、六水合硝酸钇(Y(NO3)3·6H2O)均为AR，购自上海凌峰化学试剂有限公司；聚四氟乙烯(PTFE，AR)购自东莞市展阳高分子材料有限公司；泡沫镍购自苏州科盛和金属材料有限公司；锌片购自合肥市琛核金属材料有限公司。
以制备Ni0.93Y0.07(OH)2材料为例，具体制备方法如下：将2.43 g Ni(NO3)2·6H2O和0.242 g Y(NO3)3·6H2O溶于100 mL去离子水中形成混合溶液；将0.80 g NaOH溶于100 mL去离子水中。在室温和搅拌条件下，将NaOH溶液使用蠕动泵均匀滴加到含Ni2+和Y3+的混合溶液中，滴加完毕后，静置2 h得到胶体。将胶体转移到100 mL的高压釜中，180 ℃保温5 h，冷却至室温后离心、干燥、研磨得到目标产物Ni0.93Y0.07(OH)2。保持其他条件不变，改变加入的Y(NO3)3·6H2O的量，获得Ni1-xYx(OH)2(x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.10、0.15、0.20，分别代表Ni与Y的物质的量之比为99∶1、97∶3、95∶5、93∶7、90∶10、85∶15、80∶20)。为了比较，保持其他条件不变，仅不添加Y(NO3)3·6H2O，制备了未掺杂的Ni(OH)2。
产物晶相由X射线粉末衍射仪[Panalytical X′Pert Powder，工作电压为40 kV，电流为30 mA，辐射源为Cu Kα射线，λ=0.154 06 nm，扫描速率为10 (°)·min-1，扫描范围2θ=10°~80°]测定；形貌及微观结构通过高分辨透射电子显微镜(TEM，JEM-2100，加速电压为200 kV)和场发射扫描电子显微镜(SEM，ZEISS Sigma 360，德国)观测；使用SEM装备的能量色散X射线光谱仪分析元素组成；样品成分在X射线光电子能谱仪(美国Thermo Scientific K-Alpha，12.0 kV，Al Kα辐射，hν=1 486.6 eV)上分析；循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)测试在上海辰华电化学工作站(CHI 660E)上进行；循环稳定性使用新威电池测试系统(Neware CT-4008Tn)测定。
将6.6 mg Ni1-xYx(OH)2、3.3 mg碳纳米管、1 mg镍粉和120 μL的PTFE(质量分数为0.1%)黏结剂混合，加入3 mL乙醇，超声获得分散液。将分散液滴加在1 cm×1 cm的泡沫镍上，干燥后使用压片机在10 MPa压力下压15 s，获得正极片。
以1 cm×1 cm锌片作为负极片，使用聚烯烃磺化膜作为隔膜将正极与负极片隔开，然后将KOH-聚丙烯酸钠凝胶电解液均匀涂覆在电极表面，接着将组装好的正极片放置于铝塑袋中，封口得到NiZn软包电池。
使用三电极体系测试Ni1-xYx(OH)2的CV曲线和EIS，工作电极为1.4部分的Ni1-xYx(OH)2正极片，对电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞(SCE)电极，电解液为6 mol·L-1 KOH溶液。EIS测试范围设为10 kHz~10 MHz，振幅为5 mV。电池循环寿命的测试参数设置如下：恒流充电电流为20 mA·cm-2，时间为3 min，充电截止电压为2.2 V；恒流放电电流为20 mA·cm-2，放电截止电压为1.0 V。
β-Ni(OH)2的特征衍射峰位于19.26°处，α- Ni(OH)2的特征衍射峰位于11.35°处。如图 1所示，Ni0.99Y0.01(OH)2在19.25°、33.07°、38.44°和58.98°附近出现衍射峰，分别对应β-Ni(OH)2(PDF No.14-0117)的(001)、(100)、(101)和(110)晶面。随着Y3+掺杂量的增加，19.25°处的峰逐渐朝低角度方向移动(x=0.03，19.54°；x=0.05，19.26°)(表 1)，但峰位置变化较小；当x=0.07时，19.26°处的峰消失，而在14.71°和20.21°出现2个明显的衍射峰，其中20.21°的峰可归属于α-Ni(OH)2的特征峰，14.71°处的峰既不属于α相也不是β相的特征峰，因此可认为产物Ni0.93Y0.07(OH)2为α-β中间相。继续增大Y3+的掺杂量，观察到14.71°的衍射峰继续朝低角度方向移动，20.21°的衍射峰位置可认为无变化，当x=0.20时，11.35°、33.39°处出现对应α-Ni(OH)2(PDF No.38-0715)的(003)和(101)晶面衍射峰，表明产物为α相Ni0.80Y0.20(OH)2。XRD图清晰地显示随着Y3+掺杂量的增加，样品晶相经历从β相到中间相α-β再到α相的变化，表明Y3+成功掺杂进入Ni(OH)2的晶格中。这是因为：(1) Ni2+的离子半径约为0.069 nm，Y3+的离子半径约为0.09 nm，二者半径差约为30%，处于可容忍的晶格取代范围，Y3+略大的半径会增大层间距，有利于外界阴离子嵌入到层间；(2) Y3+比Ni2+多1个正电荷，为了补偿过剩的正电荷，NO3-、CO32-、OH-等阴离子嵌入层间，中和过剩正电荷，维持电中性。根据Bragg公式[30]计算了Ni0.99Y0.01(OH)2、Ni0.97Y0.03(OH)2、Ni0.95Y0.05(OH)2、Ni0.93Y0.07(OH)2、Ni0.90Y0.10(OH)2、Ni0.85Y0.15(OH)2、Ni0.80Y0.20(OH)2在低衍射角(11.35°~19.54°)对应的晶面间距(d)值，分别为0.459、0.454、0.461、0.602、0.611、0.630、0.779 nm。以上结果表明，随着Y3+掺杂量的增加，样品的晶面间距逐渐增大，样品从β相转变为α-β中间相，最终得到α相。
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| Sample | 2θ/(°) | ||
| β-Ni(OH)2 (PDF No.14-0117) | 19.26 | — | 33.06 |
| Ni0.99Y0.01(OH)2 | 19.25 | — | 33.07 |
| Ni0.97Y0.03(OH)2 | 19.54 | — | 33.03 |
| Ni0.95Y0.05(OH)2 | 19.26 | — | 32.99 |
| Ni0.93Y0.07(OH)2 | 14.71 | 20.21 | 33.03 |
| Ni0.90Y0.10(OH)2 | 14.47 | 20.92 | 33.03 |
| Ni0.85Y0.15(OH)2 | 14.04 | 20.92 | 32.99 |
| Ni0.80Y0.20(OH)2 | 11.35 | 22.35 | 33.39 |
| α-Ni(OH)2 (PDF No.38-0715) | 11.35 | 22.74 | 33.46 |
采用SEM与TEM表征样品形貌。SEM图(图 2a)显示Ni0.93Y0.07(OH)2为纳米片状结构，大量纳米片铺叠在一起，存在一定褶皱，但没有团聚现象，表明其具有良好的分散性。图 2b、2c为Ni0.93Y0.07(OH)2的TEM图，由图可知，纳米片尺寸在20~50 nm之间，纳米片部分区域呈现半透明现象，表明纳米片非常薄，仅约几个纳米。片状结构有利于提高电极/电解液界面的接触面积与反应活性位点的暴露程度，同时，薄片结构可在一定程度上缓解充放电过程中的体积膨胀，提升结构稳定性，从而增强材料的电化学性能。图 2d为HRTEM图，图中可以清晰观察到晶格条纹的存在，说明样品为单晶结构。元素分析(图 2e~2h)表明，Ni与O的元素分布在空间位置上与SEM图高度一致，Y元素的分布连续且均匀，其空间分布与Ni、O元素分布区域一致，未观察到明显的局部高亮，表明Y元素并未发生显著偏析或形成大尺度富集相，而是掺杂进入Ni(OH)2晶格中。
图 3为Ni(OH)2和Ni1-xYx(OH)2的SEM图。图 3a为未掺杂Y3+的β-Ni(OH)2的SEM图，其为无规则纳米粒子，尺寸在40~80 nm范围内。图 3b显示Ni0.99Y0.01(OH)2主要由片状结构组成，尺寸在32~88 nm，存在一定程度的团聚；Ni0.97Y0.03(OH)2的不规则颗粒数量减少，片状结构数量增加(图 3c)；Ni0.95Y0.05(OH)2和Ni0.93Y0.07(OH)2的SEM图(图 3d和2a)显示，不规则颗粒形貌消失，均为纳米片状结构，尺寸为165.7 nm，厚度约几个纳米。片状结构有着更大的比表面积，有利于增大材料与电解液的接触面积，并缩短离子扩散路径，从而有助于提升电化学反应活性。Ni0.90Y0.10(OH)2的形貌发生了显著变化，其仅存在少量片状结构，主要为颗粒，尺寸在20~100 nm范围内，有团聚现象出现。Ni0.85Y0.15(OH)2和Ni0.80Y0.20(OH)2的形貌类似，为不规则纳米粒子，粒径约为100 nm，且团聚现象严重，这说明Y3+的掺杂不但能改变产物的晶相结构，也影响了晶体生长习性。
X射线光电子能谱(XPS)常被用来检测材料表面的元素组成。图 4a的XPS全谱图表明样品中均存在元素Ni、O、C，其中284.8 eV为C1s的特征峰，可认为来自CO2[31]；特别地，Ni0.93Y0.07(OH)2在156.7 eV处出现Y3+的特征峰。为深入表征各元素的化学状态及价态分布，对Ni2p、O1s、Y3d峰分别进行精细扫描。Ni0.93Y0.07(OH)2的Ni2p谱图(图 4b)中，873.0 eV(Ni2p1/2)与855.3 eV(Ni2p3/2)出现2组自旋轨道双峰，自旋能级分裂间距为17.7 eV，且双峰附近伴随2处振动伴峰，为典型的Ni2+特征信号[32-33]。与未掺杂样品(2个主要峰位于873.1和855.4 eV)的谱图相比较，Y3+掺杂改性后样品的Ni2p特征峰出现轻微的结合能偏移，可能是因为Y3+的掺杂引发了晶格轻微畸变，改变了镍原子的电子云密度与表面配位环境。如图 4c所示，对于未掺杂样品，530.8 eV处的峰属于典型的M(金属)—O键(M=Ni、Y)，532.3 eV处的峰可归因于材料表面及近表面多层物理吸附水与化学吸附水；掺杂后，O1s的峰位发生轻微移动，529.9 eV处的峰归属于M—O键，表明样品中O与Ni、Y以化学键键合[29, 34]。图 4d中156.7和158.7 eV处的特征峰分别对应Y3+的3d5/2和3d3/2轨道。以上结果表明Y3+成功掺杂进入Ni(OH)2晶格中，并保持稳定的+3价。
(a) Survey; (b) Ni2p; (c) O1s; (d) Y3d.
图 5a为Ni1-xYx(OH)2在10 mV·s-1下的CV曲线(循环20次后的测试数据)，所有样品均出现一对明显的氧化还原峰，表明电极反应主要来源于Ni(OH)2与NiOOH之间的可逆氧化还原过程，良好的对称性表明材料具有优异的电化学可逆性。根据CV曲线所围成的面积计算得出Ni(OH)2、Ni0.99Y0.01(OH)2、Ni0.97Y0.03(OH)2、Ni0.95Y0.05(OH)2、Ni0.93Y0.07(OH)2、Ni0.90Y0.10 (OH)2、Ni0.85Y0.15(OH)2和Ni0.80Y0.20(OH)2的比容量分别为146.84、163.41、197.58、231.05、247.49、219.20、178.83和127.66 mAh·g-1，可知Ni0.93Y0.07(OH)2的比容量最高。图 5b为Ni0.93Y0.07(OH)2在不同扫速(2~40 mV·s-1)下的CV曲线，随着扫速增加，氧化峰与还原峰逐渐向两端偏移(氧化峰正移，还原峰负移)，这是因为高扫速引起了极化增强。Ni1-xYx(OH)2在电化学测试过程中会在表面与体相内部同时发生氧化还原反应，兼具电池型与赝电容材料的双重特性。对不同扫速下的CV曲线进行了峰电流的对数(lg ip)与扫速的对数(lg v)关系的线性分析。拟合得到氧化峰和还原峰的斜率b值分别为0.57和0.53，均接近0.5(图 5c)，表明电极材料的行为与电池型材料更为相似，其电化学反应受离子扩散控制，同时伴随一定的电容贡献[28]。图 5d为不同样品的EIS。高频区对应材料的电荷转移过程，其在实轴上的截距代表电极体系的溶液电阻，结果表明Ni0.93Y0.07(OH)2的溶液电阻最低(Ni(OH)2、Ni0.99Y0.01(OH)2、Ni0.97Y0.03(OH)2、Ni0.95Y0.05(OH)2、Ni0.93Y0.07(OH)2、Ni0.90Y0.10(OH)2、Ni0.85Y0.15(OH)2和Ni0.80Y0.20(OH)2的溶液电阻分别为0.70、0.69、0.67、0.63、0.61、0.65、0.71和0.73 Ω)；低频区阻抗谱反映电极反应受离子扩散与赝电容行为共同调控，该区域通常呈现线性特征，斜率越陡代表离子扩散能力越优异，图中Ni0.93Y0.07(OH)2的斜率最大，证实其离子扩散性能最优。对于成分相同的物质来说，影响材料性能的因素包括晶相、形貌、尺寸及是否团聚等。虽然理论上α-Ni(OH)2具有大的比容量，但在本实验中α相Ni0.80Y0.20(OH)2的比容量低于α-β中间相Ni0.93Y0.07(OH)2，这可能与其形貌和尺寸有关：Ni0.93Y0.07(OH)2为纳米片且具有优异的分散性，片状结构可有效增大电极材料与电解液的接触面积，缩短离子扩散路径；同时，良好的分散性有助于维持纳米尺寸效应，提升材料的电化学活性。相比之下，α相Ni0.80Y0.20(OH)2呈现出严重的颗粒团聚现象，与纳米片结构相比，其表面暴露的活性位点数量有限，离子迁移受到抑制，导致电化学性能下降。对不同Y3+掺杂浓度样品的比容量、形貌及粒径进行分析后发现，各样品的电化学性能差异均与上述形貌-性能演变规律一致。
以Ni0.93Y0.07(OH)2为正极片，锌片为负极片进行组装，获得NiZn电池，测试其电化学性能。首先固定充电电流密度为20 mA·cm-2，仅改变放电电流密度，由图 6a可见，放电电流密度从5 mA·cm-2增加到80 mA·cm-2时，放电中值电压由1.72 V降至1.43 V，比容量由150.17 mAh·g-1降低到147.41 mAh·g-1，放电电流密度提高了15倍，电压降低了0.29 V，值得注意的是，放电比容量仅降低了2.76 mAh·g-1。较小的中值电压和放电比容量差值表明以Ni0.93Y0.07(OH)2作为正极材料的电池在大放电电流密度下的极化现象较小，具有良好的电化学稳定性。其次，采用同步改变充放电电流密度的测试方法，选取5、10、20、40、80 mA·cm-2五档电流进行表征。图 6b数据显示各梯度对应放电比容量依次为186.02、165.82、149.76、95.95、77.44 mAh·g-1；即便电流提升15倍，电池依旧保留41.6%的低电流初始容量。图 6c为NiZn电池的阶梯倍率循环测试结果，每种电流密度下均循环5圈。测试流程为先将电流密度由5 mA·cm-2逐步提升至80 mA·cm-2，随后回调至20 mA·cm-2；回调后电池放电比容量为147.30 mAh·g-1，相较于20 mA·cm-2下的初始容量(148.94 mAh·g-1)，容量恢复率高达98.9%，表明该NiZn电池具备优异的倍率性能。根据图 6b绘制了能量密度-功率密度关系图(图 6d)，在5 mA·cm-2的电流密度下，能量密度为298 Wh·kg-1，相应的功率密度为1.1 kW·kg-1；当电流密度增加至80 mA·cm-2时，功率密度显著增加至18.4 kW·kg-1，而此时能量密度仍维持在152 Wh·kg-1的水平，证明制备的NiZn软包电池能够同时实现高能量密度和高功率密度输出。图 6e展示了以Ni0.93Y0.07(OH)2和未掺杂的Ni(OH)2分别作为正极活性材料组装电池的循环性能，所有电池均在20 mA·cm-2的电流密度下进行恒流充放电测试。Ni0.93Y0.07(OH)2电池的初始能量密度为192.86 Wh·kg-1，1 600次充放电循环后能量密度仍然具有182.03 Wh·kg-1，是初始能量密度的94.3%，库仑效率保持在94%以上；未掺杂的Ni(OH)2电池的初始能量密度为163.63 Wh·kg-1，经过700次循环后能量密度衰减为133.61 Wh·kg-1，仅有初始能量密度的81%，表明Ni0.93Y0.07(OH)2电池有着优异的循环稳定性。图 6f为充放电循环曲线，内嵌图为从中截取的部分充放电曲线，由图可知，放电平台电压保持稳定，充放电曲线规整，表明Ni0.93Y0.07(OH)2正极材料在长循环过程中能够保持稳定的电化学性能。
采用Y3+作为掺杂离子制备了Ni1-xYx(OH)2。XRD图表明随着Y3+浓度的提升，Ni(OH)2晶相结构从β相、α-β中间相转变为α相。SEM、TEM显示产物形貌从片状结构到纳米粒子结构。能量色散X射线谱表明Y3+离子被成功掺杂进Ni(OH)2中。CV、EIS和循环寿命测试结果表明当Y3+掺杂量为7%时，材料的电化学性能最佳。将Ni0.93Y0.07(OH)2作为正极与锌片作为负极组装成的NiZn电池在1 600次循环后，能量密度仍然具有182.03 Wh·kg-1，库仑效率保持在94%以上，优于未掺杂Ni(OH)2电极组装的NiZn电池。以上结果表明通过Y3+掺杂改变了产物的相结构，进而优化了材料形貌，提升了NiZn电池性能。
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图 1 Ni1-xYx(OH)2和Ni(OH)2的(a) XRD图及(b) 相应的放大图
Figure 1 (a) XRD patterns and (b) corresponding enlarged patterns of Ni1-xYx(OH)2 and Ni(OH)2
图 2 Ni0.93Y0.07(OH)2的(a) SEM图、(b、c) TEM图、(d) HRTEM图以及(e) SEM图和相应的(f) Ni、(g) O、(h) Y元素分布图(标尺: 1 μm)
Figure 2 (a) SEM image, (b, c) TEM images, (d) HRTEM image, and (e) SEM image of Ni0.93Y0.07(OH)2, and the corresponding elemental mapping distributions of (f) Ni, (g) O, and (h) Y (scale bar: 1 μm)
图 3 (a) Ni(OH)2、(b) Ni0.99Y0.01(OH)2、(c) Ni0.97Y0.03(OH)2、(d) Ni0.95Y0.05(OH)2、(e) Ni0.90Y0.10(OH)2、(f) Ni0.85Y0.15(OH)2和(g) Ni0.80Y0.20(OH)2的SEM图
Figure 3 SEM images of (a) Ni(OH)2, (b) Ni0.99Y0.01(OH)2, (c) Ni0.97Y0.03(OH)2, (d) Ni0.95Y0.05(OH)2, (e) Ni0.90Y0.10(OH)2, (f) Ni0.85Y0.15(OH)2, and (g) Ni0.80Y0.20(OH)2
图 4 Ni(OH)2和Ni0.93Y0.07(OH)2的XPS谱图
Figure 4 XPS spectra of Ni(OH)2 and Ni0.93Y0.07(OH)2
(a) Survey; (b) Ni2p; (c) O1s; (d) Y3d.
图 5 Ni1-xYx(OH)2 (a)在10 mV·s-1下的CV曲线和(d) EIS; Ni0.93Y0.07(OH)2在不同扫速下的(b) CV曲线及(c) lg ip-lg v曲线
Figure 5 (a) CV curves at 10 mV·s-1 and (d) EIS of Ni1-xYx(OH)2; (b) CV curves and (c) lg ip-lg v plots of Ni0.93Y0.07(OH)2 at various scan rates
图 6 Ni0.93Y0.07(OH)2的NiZn电池性能: (a) 不同放电电流密度下的放电曲线(充电电流密度为20 mA·cm-2); (b) 不同充电电流密度下的放电曲线; (c) 倍率性能; (d) Ragone图; (e) Ni0.93Y0.07(OH)2与Ni(OH)2的循环寿命及全电池能量密度图(充电电流密度为20 mA·cm-2); (f) 充放电电流密度为20 mA·cm-2时的充放电曲线(内嵌为部分充放电曲线)
Figure 6 Performance of NiZn batteries with Ni0.93Y0.07(OH)2: (a) discharge curves at different discharge current densities (charging current density: 20 mA·cm-2); (b) discharge curves at different charging current densities; (c) rate performance plots; (d) Ragone plots; (e) cycle life and full-cell energy density comparison between Ni0.93Y0.07(OH)2 and Ni(OH)2 (charging current density: 20 mA·cm-2); (f) charge-discharge curves at a charge-discharge current density of 20 mA·cm-2 (with partial charge-discharge curves embedded)
表 1 样品在10°~35°范围内的衍射峰
Table 1. Diffraction peaks of the samples in the range of 10°-35°
| Sample | 2θ/(°) | ||
| β-Ni(OH)2 (PDF No.14-0117) | 19.26 | — | 33.06 |
| Ni0.99Y0.01(OH)2 | 19.25 | — | 33.07 |
| Ni0.97Y0.03(OH)2 | 19.54 | — | 33.03 |
| Ni0.95Y0.05(OH)2 | 19.26 | — | 32.99 |
| Ni0.93Y0.07(OH)2 | 14.71 | 20.21 | 33.03 |
| Ni0.90Y0.10(OH)2 | 14.47 | 20.92 | 33.03 |
| Ni0.85Y0.15(OH)2 | 14.04 | 20.92 | 32.99 |
| Ni0.80Y0.20(OH)2 | 11.35 | 22.35 | 33.39 |
| α-Ni(OH)2 (PDF No.38-0715) | 11.35 | 22.74 | 33.46 |
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