Y摻雜ZrO2包覆K2FeO4及其對(duì)正極材料電化學(xué)性能影響的研究.pdf

1、超鐵電池自上世紀(jì)九十年代被報(bào)道以來(lái),即以諸多誘人的優(yōu)勢(shì)成為電池領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn),被認(rèn)為是電池技術(shù)的革命性成果。然而受高鐵酸鹽本身不穩(wěn)定、易分解等缺陷的制約,超鐵電池一直未能發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。保護(hù)膜的應(yīng)用為提高高鐵酸鉀的穩(wěn)定性提供了一個(gè)理想的選擇。本文采用釔參雜氧化鋯(Zr／Y)包覆高鐵酸鉀來(lái)提高其穩(wěn)定性。論文首先研究了Zr／Y的包覆工藝,然后對(duì)包覆高鐵酸鉀的電化學(xué)性能以及組裝成紐扣電池后的放電性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　

2、 本文以高鐵酸鉀作為包覆對(duì)象,采用ZrOCl2和Y(NO3)3作為包覆原料進(jìn)行無(wú)機(jī)包覆。研究了Zr和Y的用量、包覆高鐵酸鉀的干燥溫度以及包覆過(guò)程中pH的調(diào)節(jié)等包覆工藝對(duì)高鐵酸鉀放電測(cè)試的影響。研究結(jié)果表明,在室溫條件下,最佳包覆工藝條件為:m(ZrOCl2.8H2O):m(K2FeO4)為2:100～3:100,n(Y):n(Zr)為9:100,包覆pH值為7～8,干燥溫度應(yīng)設(shè)為60℃。隨后,以鋅為負(fù)極,組裝成模擬電池并對(duì)包覆高鐵酸鉀

3、正極材料進(jìn)行了放電測(cè)試,結(jié)果表明:在干燥的空氣中保存四個(gè)月后包覆高鐵酸鉀電極的放電效率仍能維持50％以上；同樣,在飽和KOH中,保存兩周后包覆高鐵酸鉀放電效率仍能維持63％；在10mol.L-1的KOH電解液中放電,包覆高鐵酸鉀電極放電比容量可達(dá)到206mAh.g-1；這些研究結(jié)果表明,ZrO2膜中Y的摻雜,明顯改善了高鐵酸鉀的放電過(guò)程。此外,通過(guò)對(duì)高鐵酸鉀電極材料交流阻抗和循環(huán)伏安的研究可知,對(duì)高鐵酸鉀進(jìn)行Y摻雜ZrO2包覆,可以在保

4、證原有Zr包覆對(duì)高鐵酸鉀穩(wěn)定性能的基礎(chǔ)上降低了復(fù)合膜的本身帶來(lái)的電阻,改善了電子在電極材料內(nèi)部的傳輸能力,因而大大提高了高鐵酸鉀電極材料的放電性能。
　　 最后,將包覆高鐵酸鉀電極材料組裝成紐扣電池,對(duì)導(dǎo)電劑的種類和用量進(jìn)行了研究,同時(shí)研究了不同的隔膜,最后選擇乙炔黑和聚丙烯無(wú)紡布接枝膜作為組裝紐扣電池的最佳選擇。同自組裝堿性鋅錳電池放電的進(jìn)行比較,在放電容量、放電電壓平臺(tái)的高低和穩(wěn)定性等方面,高鐵酸鉀紐扣電池要比堿性鋅錳電池的