添加劑對鋅鎳二次電池鋅負極的性能影響.pdf

1、本論文簡要地介紹了鋅鎳二次電池的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，重點闡述了鋅鎳二次電池的性能優(yōu)勢、存在的主要問題及其解決的辦法，分析了鋅鎳二次電池作為環(huán)保綠色動力能源的的市場前景和潛在價值。鋅鎳二次電池較差的循環(huán)壽命主要源于鋅負極的本體缺陷，如電極變形、枝晶生長、自腐蝕、鈍化等。因此，課題在鋅電極的無機金屬氧化物緩蝕劑、鈣質添加劑和無機、有機電解液添加劑對密封鋅鎳電池的電化學性能和循環(huán)壽命的影響進行了一定的研究。通過充放電測試、極化曲線、EIS等電

2、化學分析手段和XRD、SEM和EDS等表征研究了添加劑對鋅鎳電池電化學性能的影響。
　　 鋅負極中添加4種3 wt％的無機金屬氧化物添加劑，氧化亞錫(SnO)、氧化鉍(Bi2O3)，氧化銦(In2O3)和氧化鈰(CeO2)在充電過程中能夠優(yōu)先還原為金屬態(tài)，與充電態(tài)的金屬鋅形成鋅．銦，鋅．鉍，鋅．鈰，鋅．錫合金，提高鋅負極的析氫過電位，從而能夠增強鋅金屬的抗腐蝕能力，降低了鋅金屬的自腐蝕速率，同時為氧化鋅的沉積提供基底，提高了鋅電

3、極的電流密度均勻性分布，降低其電壓的上升幅度，提高其充放電性能和循環(huán)壽命。
　　 鋅鎳二次電池電解液添加劑硫脲(CH4N2S)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)在充電過程中吸附在鋅電極的表面，能夠改善放電產(chǎn)物顆粒的沉積狀況，使氧化鋅顆粒沉積更加細小、分布更加均勻，可以減小電極反應速率與電流密度，降低鋅電極的極化。無機電解液添加劑硼酸可以與堿液作用生成B4O72-，吸附在電極表面抑制了鋅電極的鈍化;Na2SiO3會增加電解液的粘度，可

4、以降低電解液的流動性能，減緩了其極片的變形，有利于電流的均勻分布。
　　 鈣質添加劑氫氧化鈣(Ca(OH)2)和木質素磺酸鈣(CLS)可以固定鋅電極的放電產(chǎn)物，減少活性物質在堿性電解液中的溶解損失，降低電極的極化，提高了鋅負極的可充性能;而且木質素磺酸鈣具有潤濕性，吸附性和分散劑的性能，使鋅負極活性物質分散得更加均勻，減小鋅電極的極化;木質素磺酸鈣能夠使充放電電流的分布更均勻，減少電子在反應界面的積累從而降低鋅電極的電化學極化，

5、減緩鋅電極的形變和枝晶問題。
　　 采用共沉淀法制備的氧化鑭摻雜氧化鋅，X射線衍射分析(XRD)測試表明所制備的氧化鋅為結晶性良好的纖鋅礦結構，掃描電鏡(SEM)顯示摻雜了氧化鑭的氧化鋅的晶體尺寸大小較均勻，氧化鑭能夠改善合成的氧化鋅的沉積形貌，為氧化鋅沉積提供晶核基體，引導氧化鋅晶體的均勻沉積。以該氧化鋅材料作為負極活性物質得到的鋅鎳電池的初始放電容量為455.7 mAh，經(jīng)過90次循環(huán)后的容量保持率為83.5％，具有明顯的容