鋅鎳堿性二次電池鋅負(fù)極活性物質(zhì)氧化鋅的改性研究.pdf

1、鋅鎳二次電池作為新一代綠色動(dòng)力電池的代表，一直受到世界上電池能源研究者的關(guān)注。鋅鎳電池具有較高的工作電壓和比能量、良好的高倍率放電性能、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保價(jià)廉等優(yōu)勢。然而，廣泛的商業(yè)化推廣鋅鎳電池還存在一些不足之處，需要相當(dāng)大的工作加以改進(jìn)。如鋅鎳電池的形變枝晶問題和鋅電極在堿性體系中的溶解問題。這些都嚴(yán)重的影響著鋅鎳電池的循環(huán)壽命。針對這些難題，國內(nèi)外學(xué)者作了大量的工作。這些工作主要分為三類，第一類:添加添加劑以達(dá)到改善陽極材料或電

2、解液的目的;第二類:隔膜的改進(jìn);第三類:充放電制度的改進(jìn)。為此，本論文通過對鋅負(fù)極活性物質(zhì)氧化鋅的改性，成功合成了CeO2/ZnO復(fù)合材料以及碳包覆氧化鋅材料，系統(tǒng)研究了該類負(fù)極材料對鋅鎳電池電化學(xué)性能的影響，并考察了使用不同碳源合成碳包覆氧化鋅材料的微觀結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的差異。
　　采用一步水熱法合成了CeO2/ZnO復(fù)合材料。通過XRD發(fā)現(xiàn)CeO2并沒有進(jìn)入ZnO的晶格，而且沒有新相生成。EDS能譜說明了CeO2/ZnO表面元

3、素組成為Ce，Zn，O。SEM圖譜顯示CeO2/ZnO在復(fù)合后晶粒尺寸明顯增大，并且有部分CeO2包覆在氧化鋅的表面。采用Tafel極化、循環(huán)伏安、恒流充放電循環(huán)電化學(xué)測試方法檢測了CeO2/ZnO材料的電化學(xué)性能。與物理混合的CeO2與ZnO(ZMC)相比，CeO2/ZnO材料具有更正的腐蝕電位、更低的充電平臺以及更高的放電平臺。更重要的是CeO2/ZnO的循環(huán)性能明顯優(yōu)于ZMC。在50次循環(huán)過程中，ZMC電極的容量保持率下降至68％

4、，而CeO2/ZnO電極的容量保持率分別高達(dá)96.7％，99.1％和95.2％。
　　采用高能球磨法成功合成了不同碳源的碳包覆的氧化鋅樣品。通過SEM圖譜發(fā)現(xiàn)碳包覆（碳源:葡萄糖、檸檬酸）樣品與純氧化鋅樣品有相近的晶粒尺寸與晶型。其顆粒尺寸在100-200nm之間。然而碳包覆（碳源:蔗糖）樣品團(tuán)聚程度很大，顆粒尺寸增大至2-6um。純氧化鋅樣品的表面很光滑，而碳包覆樣品顆粒表面由于碳層的存在變得非常粗糙。通過EDS能譜發(fā)現(xiàn)樣品表面