电沉积锌电极在大功率蓄电池中的应用研究

研究了不同电解液浓度、电沉积电流密度等条件对电沉积锌电极性能的影响,并在此基础上,选择出锌电极组装成试验电池进行充放电测试,考察了电沉积锌电极的实际工作性能。通过实验得出:采用ZnO饱和的密度为1.20 g/cm3的KOH水溶液作为电解质溶液,电沉积电流密度为100 mA/cm2时,电沉积出的锌电极可以应用于大功率锌系列蓄电池。     

电沉积锌合金电极的制备及其性能

采用银片集流体上电沉积锌合金镀层的方式,考察了不同的合金元素组分对锌电极电化学性能的影响。电解制备了各种合金锌粉,组装成锌镍电池,充放电测试结果表明,电解加入金属元素后能显著降低氢气在锌电极上的析出,减小了锌电极在电解液中的腐蚀,其中以Zn-In-Bi三元合金对改善锌电极的电化学性能最佳,电池活化后具有较高的容量。     

二次锌电极循环容量的研究

锌镍电池、锌空电池的锌电极有比能量高、价格低的优点,但二次锌电极循环中往往出现形变、枝晶和容量下降较快的问题。采用模拟实际电池的电解池,对添加多种添加剂的锌电极在控制电位的条件下进行加速循环实验,统计锌电极积累容量,结果表明:氧化铋和乙炔黑能提高锌电极的利用率和深循环寿命。分析讨论了锌电极容量下降的原因和机理,SEM研究表明:锌电极循环中极板的孔率下降,说明锌电极循环容量下降与锌电极活性物质孔率下降有关的。     

电沉积镍对贮氢电极性能的影响

采用电沉积法在贮氢电极表面沉积了镍.用SEM、循环伏安和充放电实验研究了电沉积镍对贮氢电极电化学性能的影响,结果表明:电沉积镍改变了贮氢电极的表面结构,提高了电极的电化学活性,使得0.2 C放电容量提高了35%,放电平台电压提高了50 mv;2.0 C放电容量提高了72%,放电平台电压提高了240 mV;表面处理改善了电极的充放电性能,特别是大电流放电性能.     

添加剂对锌银蓄电池性能的影响

在锌银蓄电池的电解液中加入3～5g/L的铬酸铅添加剂,明显减少了金属银在隔膜上的沉积,同时减少了对隔膜的氧化作用,进而减缓短路的发生,延长了电池的使用寿命.添加剂的使用,对电池的正常使用没有影响.     

锌箔电极大电流密度放电性能研究

采用锌箔制备锌电极,并对锌箔电极的制备工艺和大电流密度放电性能进行了初步研究。研究结果表明:锌箔经漏孔工艺处理,并通过点焊和冷压方式与导网压制成锌箔电极,可以进行大电流密度(248mA/cm2)放电,电极的利用率达55%以上;放电结果还表明:与压成式锌电极相比,锌箔电极大电流密度放电电压有明显提高,可以用于大功率锌银电池中。     

电解液添加剂对锌电极性能的影响

研究了碱性介质中电解液添加剂二乙胺和三乙胺的混合物对锌电极性能的影响。氧化锌溶解度测试和循环伏安测试的研究结果表明,添加二者的混合物可以降低ZnO在电解液中的溶解度,从而减缓锌电极的变形和枝晶;添加合适比例的二者混合物可以提高锌电极的循环稳定性。当添加0.3%wt二乙胺+0.3%wt三乙胺时效果最好。     

干荷电式锌空气电池锌电极添加剂的研究

为了提高金属锌电极在干荷电式锌电池中的利用率和改善电池的电性能,采用辊压法制备了以乙炔黑和羧甲基纤维素钠(CMC)混合物为添加剂的多孔锌电极。通过恒流放电测试、阳极极化曲线测试、交流阻抗测试和扫描电镜分析等方法对锌电极的电性能进行了分析研究。结果表明,添加了乙炔黑和羧甲基纤维素钠混合物的多孔锌电极在75mA/g的放电电流密度下,其放电比容量从原来的362mAh/g提高到了566mAh/g;加入这些添加剂,降低了电极的电荷迁移阻抗,而且使得锌电极表面的钝化产物变得细小,保持了电极多孔性质,延迟了锌的钝化。     

锌银电池锌电极抗氧化和抑制自放电研究

采用多种不同的方法制备和处理锌电极,并考察高温贮存前后锌电极的Zn O含量和电性能的变化。结果表明,采用1%(质量分数)聚乙烯醇溶液处理后的锌电极抗氧化和抑制自放电作用最好,在70℃高温贮存30天后,电极Zn O含量仅仅增加7.7%,电性能仅仅下降9.6%。     

锌膏增稠剂对锌电极及锌-空气电池性能的影响

为了改善锌电极及锌-空气电池的性能,通过对比试验分析了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)对锌电极电化学性能以及锌-空气电池放电性能的影响。结果表明:采用CMC与PAAS以一定比例混合用作锌膏增稠剂,使锌膏具有良好的电化学性能和电池放电性能。所装配的AA型锌-空气电池采用10Ω恒阻连续放电方式进行放电,终止电压为0.9V,电池的放电时间达到39h以上,在1.235V左右有一个平坦的放电平台,锌粉的利用率为83.1%,电池的放电容量达到4770mAh。     

影响干荷式锌负极放电性能的因素

通过正交对比试验和对结果数据的方差分析,考察了粘合剂组成、化成制度、化成电解液、干燥方式、平整压力、棉纸、保存方式以及激活电解液组成对干荷式锌银蓄电池涂膏锌负极大电流密度180 m A/cm2放电性能的影响。结果表明:激活电解液组成、干燥方式和粘合剂组成对放电性能有特别显著的影响;化成制度对放电性能有显著影响;而化成电解液、平整压力、棉纸和保存方式对放电性能影响不大。     

表面活性剂对锌电极电化学性能的影响

研究了碱性介质中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对锌电极钝化行为的影响,组装成锌-空气电池进行了测试。结果表明,在电解液中添加0.4%(质量百分数)的SDBS后,锌电极放电容量显著提高,活性物质利用率达到56.4%,与空白电解液的锌-空气电池相比有显著提高。析氢实验表明,SDBS通过覆盖效应对锌电极起到了一定的缓蚀作用。通过极化曲线测试和扫描电子显微镜(SEM)分析发现,由于SDBS在电极表面的吸附作用,使锌电极表面的放电产物变得更为细小,保持了天然的多孔结构不被破坏,延迟了钝化的产生。     

氧化锌对碱性锌锰电池锌电极的影响

通过对锌电极的电性能测量和锌粉的析氢试验,揭示了氧化锌在碱性电解质中对锌的电性能有影响,且对锌有缓蚀作用,使锌的电位升高,析氢过电位增大,阳极极化增大,析氢量下降等。试验结果可能有助于改进碱性锌锰电池负极工艺。在碱性电解质中含有2%wt的氧化锌就足以满足锌负极的工艺需要。     

刮浆式锌负极初步研究

采用了一种新型锌负极制备工艺——刮浆工艺制备锌负极,该工艺不仅可以实现电极的连续生产,而且可以制备均匀一致的薄型电极。选用羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)四种材料作为负极粘结剂,研究了粘结剂种类对刮浆工艺的影响,同时对刮浆式锌电极的电化学性能进行了测试。试验结果表明,采用HPMC或HPMC与PVA混合作为粘结剂,并加入少量淀粉溶液,可以合成与导网具有较好粘附性的锌浆,实现连续刮浆,制备出均匀一致的锌电极。电性能测试结果表明,刮浆工艺制作的锌电极可以满足大功率锌银电池的性能要求。     

四丁基溴化铵对锌电极的影响

为了抑制在充放电循环过程中锌电极产生的枝晶和形变，利用循环伏安法、交流阻抗法研究了在电解液中添加四丁基溴化铵（Ｃ４Ｈ９）４ＮＢｒ（ＴＢＡＢ）表面活性剂的作用。结果表明：加入１０－４ｍｏｌ／ＬＴＢＡＢ后，在锌电极的循环伏安图上阳极氧化电流和阴极还原电流均随着循环次数的增加而减小；此外，在阴极极化时，锌电极阻抗的复数平面图（ＮＹＱＵＩＳＴ）上出现了表征吸附作用的感抗圆。从而说明添加１０－４ｍｏｌ／ＬＴＢＡＢ，由于其表面吸附作用有利于锌电极的充放电性能，尤其是在阴极极化时，作用更为显著。