鋅鎳電池負(fù)極材料氧化鋅的納米化、表面修飾及電化學(xué)性能.pdf

1、鋅鎳二次電池具有能量密度高，功率密度高，工作電壓高，工作溫度寬，無記憶效應(yīng)，原材料的價格便宜，在電池的生產(chǎn)和使用過程對環(huán)境不產(chǎn)生污染等優(yōu)點，是一種高性能綠色二次電池。但由于在充放電循環(huán)過程中鋅電極變形和鋅枝晶生長等問題，使鋅鎳電池的循環(huán)壽命較短，阻礙了鋅鎳電池的應(yīng)用。本論文提出氧化鋅納米化和表面改性來改善鋅鎳電池的循環(huán)壽命，制備并系統(tǒng)研究了片狀納米氧化鋅作為鋅電極活性材料的電化學(xué)性能，同時也研究了納米銀表面修飾對氧化鋅循環(huán)性能的影響。

2、 采用水熱法，以硝酸銀和氫氧化鈉為原料制備了平均直徑200～500 nm，平均厚度50 nm的片狀納米氧化鋅。片狀納米氧化鋅隨機堆積在鋅電極中，在充放電循環(huán)過程中其由晶體生長習(xí)性決定的最快生長方向和液相傳質(zhì)過程引起的濃差極化誘導(dǎo)產(chǎn)生的最快生長方向是垂直或傾斜的，兩者彼此牽制抑制枝晶生長。隨循環(huán)次數(shù)的增加，片狀納米氧化鋅的形態(tài)沒有發(fā)生本質(zhì)的改變，在一定程度上能夠穩(wěn)定氧化鋅的電化學(xué)性能。片狀納米氧化鋅具有良好的塑性和抗蠕變性，在充放電

3、過程中其自身的體積變化很小，電極變形能夠得到有效地抑制。因此片狀納米氧化鋅具有更穩(wěn)定的循環(huán)性能，在80個循環(huán)后其放電容量仍保持為427 mAh g<'-1>，而普通氧化鋅僅有178 mAh g<'-1>，片狀納米氧化鋅的容量衰退率為0.19％。 采用化學(xué)鍍的方法，以葡萄糖、硝酸銀、氧化鋅做原料，制備了納米銀表面修飾氧化鋅。納米銀平均粒徑為45 nm，隨機分布在氧化鋅顆粒的部分表面上。氧化鋅表面的納米銀減小了鋅電極的電阻；同時納米

4、銀修飾在氧化鋅表面，作為一道物理屏障減小了核心氧化鋅和電解液的接觸，抑制了氧化鋅在電解液中的溶解，提高了氧化鋅的利用率。因此納米銀表面修飾氧化鋅比普通氧化鋅具有更穩(wěn)定的放電性能。在第65個循環(huán)時仍保持在456 mAh g<'-1>，容量衰退率僅為0.89 mAh/循環(huán)。充放電曲線表明納米銀表面修飾氧化鋅具有更低的充電平臺電壓和更高的放電平臺電壓，這與納米銀降低了鋅電極的電阻有關(guān)。循環(huán)伏安曲線表明納米銀表面修飾對氧化鋅的還原反應(yīng)有一定的抑