水系二次電池MnO2正極材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步發(fā)展，民用和工業(yè)生產(chǎn)中有越來越多的設(shè)備需要依靠電力運(yùn)轉(zhuǎn)。為了滿足現(xiàn)代電子工業(yè)對電能存儲(chǔ)設(shè)備的需求，當(dāng)務(wù)之急是研制出高容量、長壽命的電池。本文通過不同合成方法得到了納米材料，采用X射線衍射法(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)等手段對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征，利用循環(huán)伏安法，阻抗技術(shù)和電池充放性能測試等研究了材料的電化學(xué)性能。得出以下結(jié)論:
　　1、利用共沉淀法通過控制pH值和反應(yīng)時(shí)間得到不同晶型結(jié)構(gòu)的MnO2，并將

2、制得的MnO2與商用電解MnO2在2M ZnSO4+1MLi2SO4電解液中進(jìn)行電化學(xué)性能測試，結(jié)合材料結(jié)構(gòu)和形貌的表征分析表明，α-MnO2、無定型MnO2和ε-MnO2三中晶型的MnO2在2M ZnSO4+1MLi2SO4電解液中的電化學(xué)性能相似，隨著電化學(xué)反應(yīng)中Zn2+的嵌入和脫出，MnO2的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生團(tuán)聚和塌陷現(xiàn)象。
　　2、將MnO2分別在1MLi2SO4、2MZnSO4、1MLi2SO4+0.05M MnSO4

3、和1MLi2SO4+2M ZnSO4+0.05M MnSO4電解液中進(jìn)行電化學(xué)性能測試，表明當(dāng)在1M Li2SO4電解液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試時(shí)，得到的曲線呈矩形，是準(zhǔn)電容特征;在2M ZnSO4和1MLi2SO4+2M ZnSO4電解液中得到的循環(huán)伏安曲線差異不大，出現(xiàn)了一對明顯的氧化還原峰，是Zn2+的嵌入-脫出反應(yīng);在1M Li2SO4+2M ZnSO4+0.05M MnSO4電解液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試，出現(xiàn)了兩個(gè)還原峰和一個(gè)氧化峰，說

4、明Zn2+的脫嵌是兩步反應(yīng)。對恒流充放電數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)電解液中同時(shí)含有Zn2+和Mn2+時(shí)，MnO2才不會(huì)出現(xiàn)比容量衰減的現(xiàn)象，電解液中的Mn2+能夠抑制MnO2的結(jié)構(gòu)變化，防止出現(xiàn)顆粒團(tuán)聚和結(jié)構(gòu)塌陷，增加Zn2+的嵌入的容量。
　　3、將MnO2電極在1 M Li2SO4+2M ZnSO4+0.05M MnSO4電解液中不同電位范圍進(jìn)行電化學(xué)測試，從循環(huán)伏安測試數(shù)據(jù)可以看出，只有當(dāng)在合適的電位范圍進(jìn)行測試才會(huì)出現(xiàn)明顯的氧化