電池級高密度氧化鋅的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、本論文簡要介紹了鋅電極的概況,總結(jié)了鋅基電池的類別和特點(diǎn)以及二次鋅電極存在的問題與解決途徑,著重闡述了鋅負(fù)極活性材料ZnO的研究現(xiàn)狀。
　　 論文中用絡(luò)合沉淀法,首次系統(tǒng)地研究了以檸檬酸鈉混合二乙醇胺水溶液為反應(yīng)底液,用HL-2型恒流泵采用雙向并加法,不斷滴加鋅鹽和苛性堿溶液制備電池級ZnO的工藝方法。研究結(jié)果表明:
　　 在硝酸鋅體系中,用摩爾比5:1的KOH/LiOH混合堿作為沉淀劑,底液中加入適量的溶劑(乙醇,乙二

2、醇,丙三醇,N-甲基吡咯烷酮)或者表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉,聚乙二醇-6000)可以制備高振實(shí)密度的ZnO。
　　 而硫酸鋅體系正交實(shí)驗(yàn)顯示,溶劑分別與乙醇胺,三乙醇胺,氨水,烏洛托品共同混合時(shí)會降低制備的氧化鋅振實(shí)密度,至于其中的影響機(jī)制尚不是很清楚。
　　 針對四種不同的鋅源體系發(fā)現(xiàn)在70℃以上,使Zn2+/檸蒙酸鈉的摩爾比控制在11.8到25.8,反應(yīng)底液中加入約15mL的二乙醇胺,以0.8mL/min的滴速同

3、時(shí)滴加鋅鹽和苛性堿溶液,都可以制備出高密度的ZnO。
　　 隨著反應(yīng)溫度的提高制備的氧化鋅的振實(shí)密度增大,水浴溫度≥70℃時(shí)可以制備振實(shí)密度大于2.0 g/mL的氧化鋅。在70℃反應(yīng)完全后陳化18h制得的ZnO樣品它的振實(shí)密度增加不大,當(dāng)然溫度升高陳化時(shí)間會相應(yīng)縮短。反應(yīng)溫度在80℃時(shí)發(fā)現(xiàn)C(Zn2+)≤1.0 mol/L時(shí)制備的氧化鋅振實(shí)密度最大。制備高密度的氧化鋅過程中,適宜的pH范圍在9.49-11.35。
　　

4、以不同的鋅源制備的氧化鋅其形貌類似花或者不規(guī)則石子形。它們的粒徑主要分布在25-35μm之間。以硫酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅和硝酸鋅所制氧化鋅其比表面積分別是8.670、7.267、25.456和10.463 m2/g,這比工廠采用的醫(yī)藥級氧化鋅(7.081 m2/g)和實(shí)驗(yàn)室購買的商品氧化鋅(4.634 m2/g)的比表面積要大。
　　 論文簡單分析了檸檬酸鈉和二乙醇胺共同作用對制備高密度的氧化鋅的生長機(jī)制的影響,同時(shí)探討了不同鋅源

5、,濃度,沉淀劑,陳化時(shí)間,溶劑以及表面活性劑對氧化鋅的影響。
　　 使用X射線衍射法(XRD)測試、紅外光譜(IR Spectrum)、掃描電子顯微鏡(SEM)對材料進(jìn)行了表征;使用振實(shí)密度和BET比表面積測定儀測定了氧化鋅的物性;不同溫度下在新威恒流充放電儀對組裝的實(shí)驗(yàn)電池進(jìn)行電化學(xué)性能的測試。經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)以硝酸鋅和氯化鋅所制氧化鋅的電化學(xué)循環(huán)性能最好,30℃下以0.2 C倍率恒流充放電循環(huán)20周后放電比容量分別是589和57