堿錳電池重負(fù)載放電電極極化及其抑制的研究.pdf

1、堿錳電池功率密度的進(jìn)一步提高，是該系列電池研究的前沿。為弄清高功率堿錳電池功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)電池的原因，研究了在電池工作的同時(shí)同步測(cè)定其兩極電位變化的方法，并通過(guò)選定的方法測(cè)定了高功率堿錳電池和普通堿錳電池在重負(fù)載放電時(shí)兩極電位的變化，找出了兩種電池在放電過(guò)程中正負(fù)極電位變化的差異;進(jìn)一步使用不同的鋅粉、不同的電解液、不同用量的添加劑A及不同含量的ZnO和不同的電解二氧化錳制作電池，用選定的方法研究了電池重負(fù)載放電時(shí)兩極電位隨放電時(shí)間

2、的變化曲線，對(duì)不同材料對(duì)電極電位變化的影響及作用進(jìn)行了探討，對(duì)進(jìn)一步提高堿錳電池功率密度的途徑進(jìn)行了探索。
　　 研究發(fā)現(xiàn):采用外置Hg-HgO參比電極的方法與內(nèi)置鉑絲參比電極的方法相比，前者測(cè)試出來(lái)的曲線波動(dòng)小，在分析電位降時(shí)要比后者準(zhǔn)確。采用外置Hg-HgO參比電極的方法在1.5W恒功率放電條件下同步測(cè)定了兩種電池兩極電位變化曲線，從測(cè)試結(jié)果可以得出電池脈沖電壓降幅及其變化速率是影響電池大電流脈沖放電性能的主要因素。該方法清

3、晰地揭示：具有優(yōu)異的高功率放電性能的電池，其性能的大幅提高，主要得益于更好地抑制了電池脈沖電壓降幅及其增大速率，尤其是在電池放電的中、后期更好地減緩了正負(fù)極電位下降（上升）的幅度及其上升速率。
　　 通過(guò)分電極測(cè)試方法同步測(cè)定了負(fù)極電位隨放電時(shí)間的變化曲線，研究了不同負(fù)極材料在1A間放時(shí)的電位變化曲線，發(fā)現(xiàn)增加細(xì)鋅粉顆粒的含量及比表面積有利于電池重負(fù)載放電，電池負(fù)極電位變化曲線顯示在中后期其電極電位降值變小;電解液濃度為31％、

4、33%時(shí)，負(fù)極電位降值上升趨勢(shì)平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)突然上升的情況，當(dāng)電解液濃度大于35%時(shí)，大電流放電時(shí)，在放電中后期會(huì)出現(xiàn)電位降突然上升的趨勢(shì)，其原因可能是在放電中后期電解液濃度過(guò)大，負(fù)極極化突然增加，致使電位降值突然上升;添加劑A在電池重負(fù)載放電時(shí)的主要作用是在放電中后期對(duì)電極極化起到了很好的抑制作用，但是其用量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)，用量太少達(dá)不到減少極化的效果，用量太多反而會(huì)帶來(lái)負(fù)面效果;ZnO在電解液中能夠?qū)﹄姵刎?fù)極鋅粉起到一定的緩蝕作用，但是由

5、于其本身在堿錳電池中不具活性，用量過(guò)多會(huì)使電池電壓降低，并且會(huì)影響電池間歇放電時(shí)電壓的恢復(fù)，實(shí)驗(yàn)中ZnO的用量在電解液中的濃度為2%-3%時(shí)最合適。
　　 通過(guò)分電極測(cè)試方法同步測(cè)定了正極電位隨放電時(shí)間的變化曲線，研究了兩種材料物性不同的EMD在IEC1.5W恒功率放電和1A間歇放電制度下，放電截止至電池電壓0.85V，兩種材料對(duì)電池性能的影響。A制作的LR6電池其1.5W恒功率放電時(shí)間與普通EMD相比，提高了53.5%，1A間

6、放性能提高了10.9%。其電位變化曲線顯示:A在放電過(guò)程中期，正極電位降及正極電位降幅得到了大幅度的減小，從而延長(zhǎng)了二氧化錳的放電平臺(tái)，提高了二氧化錳的利用率。測(cè)試了兩種材料的物性，發(fā)現(xiàn)兩種材料在顆粒形貌、晶型組成、粉體水分含量等方面有諸多差異，這可能是導(dǎo)致兩種材料電性能差異的重要因素。
　　 同步測(cè)定并分析電極電位在重負(fù)載放電過(guò)程中的變化曲線，可以清楚地觀察不同電池材料在電池反應(yīng)過(guò)程中所起的作用，對(duì)電池材料選擇和電池配方優(yōu)化有