鋅的電結(jié)晶及二次鋅電極材料研究.pdf

1、鋅作為化學(xué)電源的負(fù)極材料，不僅來(lái)源豐富，而且具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。但是由于鋅電極在堿性電解液中容易發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生鋅枝晶，電極變形等原因?qū)е卵h(huán)性能差是限制其作為二次電池應(yīng)用的主要障礙。本文采用金屬電結(jié)晶沉積的方法，制備合金鋅粉，同時(shí)又對(duì)合金鋅粉進(jìn)行表面改性，并在堿性電解液中添加多組份有機(jī)添加劑的方法改善電極的性能。 通過(guò)線(xiàn)性?huà)呙?，線(xiàn)性極化法以及恒電流充放電等試驗(yàn)結(jié)果表明，電沉積鋅電極在6mol/LKOH溶液中的腐蝕電流為2.00

2、0×10-4A，當(dāng)加入金屬元素后形成電解四元合金Zn-Pb-In-Bi鋅合金電極的腐蝕電流為0.796×10-4A，降低了鋅電極在堿液中的腐蝕程度60％左右，而且電解合金鋅粉具有較高的電化學(xué)活性，最高容量達(dá)到277 mAh/g，而普通熱法制備鋅粉最高容量為251.6 mAh/g。實(shí)驗(yàn)得出以電解四元合金Zn-Pb-In-Bi和三元合金鋅粉Zn-Bi-In綜合性能最佳。 在電解液中加入ZFD后鋅電極的腐蝕電流可由1.054×10-3

3、A降低為2.144×10－4A，降低了鋅電極的腐蝕程度80％左右。通過(guò)恒電位陰極極化方法的考察，該有機(jī)添加劑降低了鋅枝晶生長(zhǎng)程度79％左右，同時(shí)改善了鋅電極循環(huán)性能。 對(duì)鋅粉表面進(jìn)行膜層結(jié)構(gòu)的微包覆處理可顯著改善鋅電極的循環(huán)性能，可為充電過(guò)程中鋅的再次電結(jié)晶提供了晶核位置，同時(shí)減少放電產(chǎn)物在電解液中溶解擴(kuò)散損失，減小鋅電極在電解液中的腐蝕，經(jīng)過(guò) 40次充放電循環(huán)，處理后電極容量損失為28％；而沒(méi)有處理的鋅電極容量損失為49.5％

4、，明顯提高了鋅電極充放電循環(huán)性能。 同時(shí)將電解制備的合金鋅粉，電解液添加劑與鋅粉表面處理結(jié)合起來(lái)考察鋅電極性能，經(jīng)過(guò) 40次充放電循環(huán)，電極容量損失為18.4％；而沒(méi)有優(yōu)化處理的鋅電極容量損失為49.6％。根據(jù)以上事實(shí)，本文初步提出了改善二次鋅電極循環(huán)性能的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型的理論概念。 本文也考察了作為二次鋅錳電池的正極活性物質(zhì)電解二氧化錳的性能改進(jìn)研究，在制備二氧化錳的同時(shí)摻雜進(jìn)金屬氧化物，可避免機(jī)械混合造成分散不均的