鋅鎳電池負(fù)極材料氧化鋅的表面修飾、摻雜及電化學(xué)性能.pdf

1、鋅鎳二次電池具有高能量密度，高功率密度，高工作電壓，寬工作溫度，無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保的高性能二次電池。但是電極變形以及鋅枝晶生長等問題制約了鋅鎳二次電池的發(fā)展，使電池使用壽命縮短。針對以上問題，本論文研究了Al摻雜ZnO、ZnO尺寸大小對鋅鎳二次電池的影響，并且對銀修飾ZnO進(jìn)行了進(jìn)一步分析。
　　 采用溶膠凝膠法及450℃高溫煅燒2h得到鋁摻雜ZnO。N型摻雜ZnO比普通ZnO具有更高導(dǎo)電率，且鋁對于鋅沉積的形貌有

2、影響，可以抑制鋅晶粒生長。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^鋁摻雜抑制鋅晶粒生長，減緩鋅枝晶生長，來改善鋅電極性能。通過對摻鋁量摩爾比為1-6％ZnO以及普通ZnO的電極研究，發(fā)現(xiàn)Al摻雜ZnO比普通ZnO的循環(huán)性能更優(yōu)異。但是隨著摻雜量的提高，部分鋁元素成為雜質(zhì)存在與電極中，影響了電極的性能。雖然摻雜的ZnO初始容量較低，但是在隨后的循環(huán)過程中逐漸趨于穩(wěn)定，在第25個(gè)循環(huán)以后超過了普通ZnO，衰減速度明顯小于普通ZnO。在第60個(gè)循環(huán)的時(shí)候，普通ZnO

3、的容量已經(jīng)衰減為160 mAh g-1，但是摻雜ZnO(1％，2％，3％and6％)容量分別還有332mAh g-1，436 mAh g-1，510 mAh g-1，266 mAh g-1。這表明通過摻雜的方法可以提高ZnO的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 采用溶膠凝膠法和直接沉淀法制備了顆粒尺寸為100 nm和2μm的ZnO，與顆粒尺寸為300 nm的普通ZnO作比較。尺寸越小，電極循環(huán)穩(wěn)定性越好。將循環(huán)20周后的鋅電極比較發(fā)現(xiàn)，大尺寸的

4、ZnO已經(jīng)進(jìn)入取向一致的外向生長，這是形成枝晶的現(xiàn)象，而小尺寸的ZnO的取向則還沒有趨向一致。因此尺寸越小，ZnO的電化學(xué)性能越好。
　　 對采用銀鏡反應(yīng)法制備的鍍銀ZnO做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，納米金屬Ag顆粒均勻地修飾在ZnO顆粒表面，并且在循環(huán)過程中始終維持金屬形態(tài)。它不但降低了電極的電阻，而且有效地抑制了鋅枝晶的生長。通過循環(huán)伏安以及交流阻抗的電化學(xué)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，銀由于修飾的量少對電化學(xué)過程的抑制有限。在循環(huán)伏