覆鉛碳素材料的制備及在鋅鈰電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋅鈰單電池開路電壓可達2.4V以上，約為全釩電池的2倍，且正、負極電解液串液對電極性能不會產(chǎn)生惡化影響，僅降低電池的庫侖效率。由于電池在充電過程中，負極上容易產(chǎn)生枝晶，若枝晶持續(xù)生長，可能會刺穿電池隔膜，引起正、負極電解液串液，導(dǎo)致電池充放電性能快速衰退。通過對電極材料進行改性和優(yōu)化負極電解液的組成，可抑制負極枝晶生長，提高鋅鈰電池運行的可靠性和庫侖效率。
　　本文研究了碳素基體（C-PVDF）化學(xué)鍍銅前處理過程中對銅沉積層形貌及

2、其與基體結(jié)合力的影響因素。堿性除油可改善沉積層的均一性；冷熱交替實驗、接觸角測試和偏光顯微成像結(jié)果表明，機械粗化和化學(xué)粗化可改善基體表面的親水性和提高鍍層的結(jié)合力。
　　根據(jù)混合電位理論，分別對化學(xué)鍍銅的陰極和陽極過程進行了研究，結(jié)果表明，施鍍溫度和pH值對化學(xué)鍍銅的陰極過程和陽極過程均有較大影響。溫度越高，相同電位下陰、陽極過程的反應(yīng)電流密度越大；目測法、增重法及偏光顯微分析結(jié)果表明，當施鍍溫度低于20℃時，碳素基體上未獲得銅沉

3、積層，提高施鍍溫度，可加快沉積速率，但溫度過高，鍍層外觀質(zhì)量下降，當施鍍溫度高于50℃時，會導(dǎo)致鍍液分解，獲得的沉積層呈暗紅色；施鍍溫度在30～40℃時，鍍速較快且可獲得色澤光亮的銅沉積層。鍍液pH值越大，鍍速越快；鍍液初始pH值為12～13時，pH越大鍍層越光亮；初始pH大于13時，獲得的鍍層呈暗紅色，且鍍液分解。
　　通過恒電流電沉積技術(shù)和偏光顯微分析，研究了酒石酸鹽鍍鉛體系中添加劑對覆銅碳素基體表面的鉛沉積形貌的影響。結(jié)果表

4、明，添加劑可顯著改善鉛沉積形貌及提高鉛鍍層的結(jié)合力，當鍍液中添加劑的質(zhì)量濃度為1g/L時，得到的沉積層具有銀白色金屬光澤，晶粒細小且結(jié)合緊密，鍍層表面光滑平整，與基體的結(jié)合力較好；過量的添加劑會導(dǎo)致鍍層質(zhì)量下降。
　　本文研究了甲基磺酸鋅鈰電池負極鋅沉積形貌的影響因素，恒流充電實驗結(jié)果表明，負極電解液的組成及負極材料對沉鋅形貌有較大影響。負極電解液中含少量氨基磺酸或六次甲基四胺，能夠有效抑制鋅枝晶的形成與生長，過量的添加劑會降低鋅

5、沉積層外觀質(zhì)量。偏光顯微照片表明，碳素負極上得到的鋅沉積層表面有枝晶突出；覆鉛C-PVDF能夠顯著改善電池的鋅沉積形貌，獲得的沉積層致密平整，可增加電池運行的可靠性。
　　通過恒電流充電-放電實驗，研究了甲基磺酸鋅鈰電池庫侖效率的影響因素。負極電解液的組成和負極材料對電池的庫侖效率有較大影響；負極電解液中的活性物質(zhì)（鋅離子）和游離MSA分別為1.0～1.5mol/L及1.5mol/L時，電池可獲得較高的庫侖效率；鉛板或覆鉛C-PV