鋅鉍合金電極在強堿電解液中的電化學行為研究.pdf

1、鋅是一種重要的金屬能源材料，由于其具有儲量豐富、電極平衡電位負、比能量高、可逆性好、成本低、無環(huán)境污染等優(yōu)點，已被廣泛用作堿性一次和二次電池的負極材料。隨著全球對能源和環(huán)境問題的高度關注，鋅作為能源材料的重要地位日益突顯。由于鋅電極在濃的堿性溶液中存在著自腐蝕、自鈍化、形變和枝晶等問題，使二次鋅電池的性能變差，如自放電嚴重，循環(huán)容量迅速降低，嚴重縮短了電池的壽命，甚至存在安全隱患，從而使鋅系列二次電池的大規(guī)模開發(fā)和應用受到極大的限制。目

2、前有關電極的合金化、電解液中Carbopol樹脂的添加量以及工作電極與對電極的距離等電池體系因素對鋅電極在強堿性溶液中的電化學行為的影響仍缺乏系統和深入的研究。本文針對堿性鋅錳電池的研究熱點，圍繞堿性鋅錳電池體系中的核心課題--鋅陽極電化學行為，包括開路電位下的鋅腐蝕速度，持續(xù)放電下的陽極溶解速度和出現鈍化的電流密度等進行研究。主要研究工作和結果如下： ⑴鋅電極中添加Bi對合金電極電化學行為的影響研究?？疾炝穗姌O中Bi的添加對合

3、金電極的電化學行為的影響，包括：合金電極的自腐蝕、陽極溶解峰電流和溶解電位以及致鈍時間，并對合金電極浸蝕及溶解致鈍后的表面形貌進行了表征。結果表明，合金電極中添加一定量的Bi可明顯減小合金的晶粒尺寸，增大界相長度，降低晶界雜質的濃度，從而有效抑制電極的自腐蝕，在開路電位附近極化電阻增大；同時可改善電極表面氧化物的沉積形貌和結晶取向，提高了電極活性。在連續(xù)溶解條件下，Bi的添加對電極溶解電位及陽極過電位影響程度較??；在大電流溶解致鈍過程中

4、，Bi的添加不同程度地促進了電極的鈍化過程。 ⑵電解液中添加Carbopol樹脂對合金電極電化學行為的影響研究。考察了電解液中添加Carbopol樹脂對電化學行為的影響，包括：合金電極的自腐蝕、陽極溶解峰電流和溶解電位以及電極達到鈍化的時間等。結果表明，電解液中添加Carbopol樹脂可提高電解液粘性，增大了擴散層厚度，進而顯著提高了電極極化電阻，有效降低了電極的自腐蝕速率。在連續(xù)溶解條件下，Carbopol樹脂的添加使電極陽極

5、的溶解電位出現不同程度的正移，陽極極化過電位明顯增大；大電流放電致鈍過程中，Carbopol樹脂的添加較明顯地促進了電極的致鈍過程。 ⑶電解池中工作電極與對電極距離對合金電極電化學行為的影響研究。通過精確調節(jié)對電極(MnO2)與工作電極(Zn-Bi合金)的距離，較系統地研究了不同電極間距離對鋅合金電極的電化學行為的影響。結果表明，電極間距離的縮短使電極溶解電位出現不同程度的正移，溶解電位的波動程度明顯加劇，電極表面的雙電層電容和