添加劑對鋅鎳二次電池鋅負(fù)極的性能影響.pdf

1、本論文簡要地介紹了鋅鎳二次電池的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述了鋅鎳二次電池的性能優(yōu)勢、存在的主要問題及其解決的辦法，分析了鋅鎳二次電池作為環(huán)保綠色動力能源的的市場前景和潛在價(jià)值。鋅鎳二次電池較差的循環(huán)壽命主要源于鋅負(fù)極的本體缺陷，如電極變形、枝晶生長、自腐蝕、鈍化等。因此，課題在鋅電極的無機(jī)金屬氧化物緩蝕劑、鈣質(zhì)添加劑和無機(jī)、有機(jī)電解液添加劑對密封鋅鎳電池的電化學(xué)性能和循環(huán)壽命的影響進(jìn)行了一定的研究。通過充放電測試、極化曲線、EIS等電

2、化學(xué)分析手段和XRD、SEM和EDS等表征研究了添加劑對鋅鎳電池電化學(xué)性能的影響。
　　 鋅負(fù)極中添加4種3 wt％的無機(jī)金屬氧化物添加劑，氧化亞錫(SnO)、氧化鉍(Bi2O3)，氧化銦(In2O3)和氧化鈰(CeO2)在充電過程中能夠優(yōu)先還原為金屬態(tài)，與充電態(tài)的金屬鋅形成鋅．銦，鋅．鉍，鋅．鈰，鋅．錫合金，提高鋅負(fù)極的析氫過電位，從而能夠增強(qiáng)鋅金屬的抗腐蝕能力，降低了鋅金屬的自腐蝕速率，同時(shí)為氧化鋅的沉積提供基底，提高了鋅電

3、極的電流密度均勻性分布，降低其電壓的上升幅度，提高其充放電性能和循環(huán)壽命。
　　 鋅鎳二次電池電解液添加劑硫脲(CH4N2S)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)在充電過程中吸附在鋅電極的表面，能夠改善放電產(chǎn)物顆粒的沉積狀況，使氧化鋅顆粒沉積更加細(xì)小、分布更加均勻，可以減小電極反應(yīng)速率與電流密度，降低鋅電極的極化。無機(jī)電解液添加劑硼酸可以與堿液作用生成B4O72-，吸附在電極表面抑制了鋅電極的鈍化;Na2SiO3會增加電解液的粘度，可

4、以降低電解液的流動性能，減緩了其極片的變形，有利于電流的均勻分布。
　　 鈣質(zhì)添加劑氫氧化鈣(Ca(OH)2)和木質(zhì)素磺酸鈣(CLS)可以固定鋅電極的放電產(chǎn)物，減少活性物質(zhì)在堿性電解液中的溶解損失，降低電極的極化，提高了鋅負(fù)極的可充性能;而且木質(zhì)素磺酸鈣具有潤濕性，吸附性和分散劑的性能，使鋅負(fù)極活性物質(zhì)分散得更加均勻，減小鋅電極的極化;木質(zhì)素磺酸鈣能夠使充放電電流的分布更均勻，減少電子在反應(yīng)界面的積累從而降低鋅電極的電化學(xué)極化，

5、減緩鋅電極的形變和枝晶問題。
　　 采用共沉淀法制備的氧化鑭摻雜氧化鋅，X射線衍射分析(XRD)測試表明所制備的氧化鋅為結(jié)晶性良好的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，掃描電鏡(SEM)顯示摻雜了氧化鑭的氧化鋅的晶體尺寸大小較均勻，氧化鑭能夠改善合成的氧化鋅的沉積形貌，為氧化鋅沉積提供晶核基體，引導(dǎo)氧化鋅晶體的均勻沉積。以該氧化鋅材料作為負(fù)極活性物質(zhì)得到的鋅鎳電池的初始放電容量為455.7 mAh，經(jīng)過90次循環(huán)后的容量保持率為83.5％，具有明顯的容