鋅鎳堿性二次電池負(fù)極活性物質(zhì)的研究.pdf

1、長期以來，二次可充電電池被認(rèn)為是最佳的儲能裝置，且電池被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，如各種電子產(chǎn)品、電動汽車等。在國際市場上，可充電電池將被視為未來的最佳儲能裝置。已有大量的研究工作關(guān)注于二次電池的開發(fā)利用。鋅鎳電池也因此成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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

2、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。爭對這些難題，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)。
　　 本文研究了不同形貌的氧化鋅對鋅鎳電池電化學(xué)性能的影響;對較理想的鋅電極材料鋅酸鈣的合成方法進(jìn)行了改進(jìn)，此外，鋅鋁水滑石新型電極材料的電化學(xué)性能也作了系統(tǒng)的研究。采用不同試驗工序的水熱法制備出空心紡錘狀氧化鋅

3、和六棱錐形氧化鋅，并通過XRD和SEM分析得出，所合成樣品顆粒分布均勻且形貌明確，結(jié)晶度良好且純度較高。分析循環(huán)伏安測試結(jié)果和恒流充放電測試發(fā)現(xiàn)，合成的兩種不同形貌的氧化鋅具有良好的電化學(xué)可逆性，以空心紡錘狀氧化鋅和六棱錐形氧化鋅為鋅電極活性材料制作的模擬鋅鎳電池具有較高的放電平臺和良好的循環(huán)性能，可以歸因于不同形貌氧化鋅較高的電化學(xué)活性。樣品的初始形貌和顆粒大小在循環(huán)過程中一定程度上抑制了鋅枝晶的生長，從而改善了鋅電極的循環(huán)性能。作為

4、新型鋅鎳電池的電極材料，采用恒定PH共沉淀法合成出鋅鋁水滑石，并通過XRD、SEM和紅外光譜分析得出，合成樣品結(jié)晶度良好且呈片狀形貌。對新型電極材料鋅鋁水滑石循環(huán)伏安的研究發(fā)現(xiàn)，合成的不同Zn/Al摩爾比的鋅鋁水滑石具有良好的電化學(xué)性能，循環(huán)穩(wěn)定性良好且循環(huán)后容量保持率變化不大。這可以歸因于鋅鋁水滑石的板層結(jié)構(gòu)和三價鋁離子的存在。但是分析內(nèi)阻圖發(fā)現(xiàn)，水滑石樣品的內(nèi)阻較大，可能與材料本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還需改進(jìn)修飾。此外，不同Zn/Al摩爾比

5、的鋅鋁水滑石的電化學(xué)性能也做了詳細(xì)的討論，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Zn/Al=4/1的鋅鋁水滑石的電化學(xué)性能最佳。采用不同醇溶液為反應(yīng)介質(zhì)制備出三種鋅酸鈣，并通過X射線衍(XRD)、掃描電鏡(SEM)和紅外光譜分析得出，利用醇熱法可以制備出實驗所需的鋅酸鈣樣品。但是三種反應(yīng)介質(zhì)制備的鋅酸鈣也存在差別。在乙醇溶液下合稱的樣品結(jié)晶度高，均勻性良好且形貌相對規(guī)則。而在異丙醇和正丁醇溶液下合稱的樣品含有氧化鋅雜質(zhì)。說明反應(yīng)進(jìn)行的不充分。循環(huán)伏安測試和交流阻抗