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文檔簡介
1、近年來,隨著對環(huán)境保護的要求及高性能電池的迫切需要,堿性二次電池特別是鎳氫電池和鎳鋅電池以其高能量密度、高功率密度,且對環(huán)境無污染,迅速成為眾多工作者的研究熱點。目前,鎳氫電池和鎳鋅電池一般采用KOH水溶液作為電解質,但由于液體電解質存在易干涸,泄漏,對電極產生腐蝕,且使用溫度范圍窄等缺點,人們試圖用其他類型電解質來取代KOH水溶液。堿性聚合物凝膠電解質具有易合成、室溫電導率高、聚合物基體材料豐富、成本較低等優(yōu)點而進入研究工作者的視野。
2、其中,聚丙烯酸聚合物電解質是目前研究的電導率最高的一種聚合物電解質,但因其含水量過高而機械性能較差。本文針對其機械性能不足,添加了納米無機鹽硅酸鎂鋰(MLS),制備了硅酸鎂鋰-聚丙烯酸鈉(PAAS)-KOH-H2O凝膠電解質,并組裝了鎳氫電池和鎳鋅電池研究了其電池性能。
首先,以硅酸鎂鋰和聚丙烯酸鈉及氫氧化鉀為原料,采用共混法制備了MLS-PAAS-KOH-H2O堿性凝膠電解質。采用交流阻抗、循環(huán)伏安技術對樣品進行了研究。
3、研究結果表明:室溫時,MLS-PAAS-KOH-H2O凝膠電解質具有與6 mol/L KOH溶液同一數量級別的電導率;在290 K~330 K溫度范圍內,MLS-PAAS-KOH-H2O凝膠電解質的電導率對溫度的關系符合Arrhenius方程,計算的電導活化能大約為13.55kJ·mol-1;循環(huán)伏安曲線表明MLS-PAAS-KOH-H2O凝膠電解質有約1.6V的電化學穩(wěn)定窗口。
其次,以MLS-PAAS-KOH-H2O凝
4、膠電解質組裝模擬鎳氫電池研究其電池性能。研究結果表明:分別以0.5 C、1C、2C倍率放電時,放電容量大致相等;研究了以凝膠電解質和KOH水溶液組裝的電池的電壓降主要來源于凝膠電解質與電極之間的界面電阻;與以6mol/L KOH水溶液組裝的鎳氫電池相比,凝膠電解質電池具有更好的循環(huán)性能和荷電保持能力; Tafel極化測試表明,合金電極在凝膠電解質中的耐蝕能力更好;交流阻抗測試表明,凝膠電解質電池電極具有更低的電化學阻抗。
5、最后,以MLS-PAAS-KOH-H2O凝膠電解質組裝的鎳鋅電池測試其充放電性能、循環(huán)性能及荷電保持性能,結果表明:由于凝膠電解質能抑制鋅和[Zn(OH)4]2-的溶解和擴散,削弱了鋅電極的腐蝕、變形、自放電和鋅枝晶的形成,使凝膠電解質電池具有較好的充放電性能、循環(huán)壽命及荷電保持性能;倍率放電測試表明,凝膠電解質電池在0.2C、0.5 C、1C倍率放電時,性能與堿液電解質電池相當,2C倍率放電凝膠電解質電池性能不如堿液電解質電池;Taf
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