锌空气电池锌负极研究进展

在可再生能源发电和电动汽车技术领域,发展能量密度高、安全可靠、绿色无污染的锌空气电池具有重要社会经济价值。但锌空气电池负极存在的问题严重影响了电池的使用性。本文从析氢腐蚀、枝晶生长、电极形变和钝化4个方面介绍锌空气电池负极的研究状况,深入分析无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和混合缓蚀剂对析氢腐蚀的抑制作用;讨论添加剂、隔膜和操作条件对枝晶形成与生长的影响;阐述电极形变的机理与常见的解决方法;简述锌负极钝化发生的原因和对电池性能的影响。研究结果表明,电化学可充的锌空气电池比一次锌空气电池更具有市场前景,进一步抑制析氢腐蚀仍是今后锌负极研究的重点,提高循环过程的容量与功率稳定性是满足实际应用的关键。     

聚四氟乙烯在锌-空气电池中的应用

为了改进锌－空气电池空气电极的、配方及工艺,笔者选用憎水型聚合物聚四氟乙烯作为空气电极的制膜基材和粘结剂,对其在电极中的用量及工艺参数进行了优化研究,并利用扫描电镜对电极的表观形态进行了观察,从微观结构上对电极的结构与性能关系进行了探讨。研究结果表明,所制得的空气扩散电极的电化学性能良好,由其与锌电极组装成的电池样品放电容量高达３６００mAh以上。     

锌-空气电池Co-PPy-C复合催化剂的电化学性能研究

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚吡咯(PPy)配合物Co-PPy-C,作为气体扩散电极的氧还原催化剂。利用极化曲线、交流阻抗、计时电流等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)氧气气氛条件下氧还原的催化性能。电极电位在-0.20 V vs.Hg/HgO时,催化剂电流密度达到158 mA/cm2,显示出优越的氧还原电催化性能;采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。电池以80 mA/cm2进行恒流放电,放电电压为1.0 V,且性能稳定。     

纳米锌铁氧体研究现状及发展前景

简要介绍了纳米锌铁氧体（ZnFe2O4）的研究现状。详细分析了目前国内外纳米锌铁氧体的主要制备方法及研究进展,比较了各种制备方法的优缺点。结合相关行业的发展,指出纳米锌铁氧体今后的研究方向及发展前景。     

锌空气电池准中性电解液的研究

研究了锌空气电池中性、准中性电解液的主要成分,采用线性扫描伏安法考察了NH4Cl、ZnCl2、KCl及它们的混合溶液对锌电极电化学性能的影响,并组装电池恒流放电测试。结果表明,对于低电流密度放电要求的准中性锌空气电池采用NH4Cl作为主体电解质的锌电极性能相对较好;在NH4Cl溶液中添加KCl,有利于改善溶液导电性,提高放电电压和延长放电时间。最佳溶液配比为4 mol/L NH4Cl＋2 mol/L KCl。     

锌空气电池关键问题与发展趋势

电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。     

锌金属可充电电池研究现状及展望

金属锌凭借高比容量、高丰度、环境友好性和经济性,被认为是一种电池负极材料的理想候选者。然而,锌金属负极本身存在的枝晶、形变、钝化及自腐蚀问题限制了锌金属可充电电池的发展和应用,根源在于锌与水基电解质热力学不稳定。研究表明,锌复合负极、表面处理、三维电极结构以及电解液添加剂和电解液体系探究可以有效缓解上述问题。从锌负极设计和电解液优化2方面整理总结了近年来报导的相关工作,并结合最新提出的新型可逆锌基储能体系,对下一步锌二次电池发展做出展望。     

可充锌空气电池关键问题研究进展

可充锌空气电池具有能量密度高、资源丰富、价格低廉、反应活性物质绿色无污染等特点,被认为是一种有巨大市场前景的新一代电池,但可充锌空气电池存在的问题严重制约了其发展和商业化进程。因此,本文综述了可充锌空气电池锌阳极枝晶生长、形变、钝化、析氢腐蚀、电解质挥发和碳酸盐沉淀5个关键科学问题的研究进展,并展望了未来关于这些关键科学问题解决的切入点,对开发高效、耐久可充锌空气电池具有重要指导意义。     

锌空气电池氧化还原催化剂的研究进展

结合近几年国内外锌空气电池阴极催化剂的研究成果,从碳材料催化剂、金属催化剂及金属化合物催化剂等方面综述了这几类催化剂研究现状,并对锌空气电池的发展进行了展望。     

铝—空气电池研究现状及应用前景

铝—空气电池,是一种以铝与空气作为电池材料的高效绿色电池。它因具有比能量高、成本低、无污染等特点而备受人们青睐。本文对铝—空气电池的工作原理进行了介绍,并对其电池特点及未来应用领域进行了归纳总结。     

锌-锰电池氧化锌用量研究

普通型锌－锰电池中的电解液由水、氯化锌和氯化铵组成,用ＺｎＯ调节其酸度。ＺｎＯ用量一直根据经验或实际情况添加。对ＺｎＯ的用量进行了理论计算,并通过实验找到了最低限量,降低了成本,具有一定的社会效益和经济效益。     

锂-空气电池的高性能空气电极的性能研究

锂-空气电池是比能量最高的二次电池,已成为当今化学电源领域的研究热点。在锂-空气电池的各个组件中,空气电极的设计和制备是进一步提高锂-空气电池性能的关键。以简单的合成方法制备了一种具有高催化活性的镍酸镧（LaNiO₃）催化剂,利用Super P作为催化剂载体制备了一种新型空气电极。实验结果表明,含有LaNiO₃催化剂的锂-空气电池具有良好的充放电性能,放电电压平台为2.59 V,放电容量达到1 109 mAh·g^-1。比较了2种碳材料（Super P和GNS）作为催化剂载体的空气电极对电池充放电性能的影响,发现多孔性的空气电极结构更有利于电池性能的提高。此外,还分析了控制电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）中水含量的必要性。由Super P、LaNiO₃及水含量小于1×10^-5的电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）组装成的锂-空气电池具有良好的循环性能,循环第五圈的容量保持率为96.21%,且不出现电压平台的明显变化。     

锌-空电池欧姆极化的研究

锌—空电池是一种新型的化学电源，在较大电流密度下放电，会产生严重的欧姆极化，影响电池的放电性能。本文采用方波脉冲电流法，对自制的小型锌—空电池进行暂态实验，快速而准确地测量出电池的欧姆极化，求出电池的欧姆极化内阻值，指出如何降低电池的欧姆内阻，用以指导电池研制中材料、工艺的选用，以及电池使用中选择高效的充放电方法。     

金属-空气电池的研究进展

金属-空气电池(Metal-Air Battery)是兼具原电池特点的一类特殊的燃料电池,由具有反应活性的负极材料(金属)和用之不尽的正极材料(空气)通过某些电化学反应偶合而成,有很高的比能量和比功率,而且资源更丰富、可再生利用、无污染、无毒、成本低、容量大、放电稳定、低温可控性好,被看作为是未来很有应用前景和发展的绿色新兴能源。介绍了MAB的工作原理、结构和特点,以及金属-空气电池关键技术的进展。     

锌空气电池双功能阴极催化剂研究进展

可充电锌空气电池(ZAB)被认为是具有前景的储能设备之一.阴极氧还原反应和氧析出反应(ORR和OER)动力学缓慢,限制ZAB的实际应用,开发出高活性催化ORR/OER双功能阴极电催化剂尤为重要.综述了非贵金属双功能阴极电催化剂,包括无金属碳材料催化剂、过渡金属催化剂和过渡金属-氮掺杂碳材料组合催化剂,讨论几种催化剂催化...     

水分交换对锌空气电池性能的影响

为了研究水分交换对锌空气电池性能的影响，本文分别测试了锌空气电池的吸水、失水性能及其恒流放电性能。结果表明，电池的吸水与环境湿度和电池内部的湿度差值直接相关，并且电池吸水对电池性能的影响大于电池失水对电池性能的影响，而锌空气电池吸水造成正极性能的衰减，是引起电池性能下降的主要原因。     

水分交换对锌空气电池性能的影响

为了研究水分交换对锌空气电池性能的影响,本文分别测试了锌空气电池的吸水、失水性能及其恒流放电性能。结果表明,电池的吸水与环境湿度和电池内部的湿度差值直接相关,并且电池吸水对电池性能的影响大于电池失水对电池性能的影响,而锌空气电池吸水造成正极性能的衰减,是引起电池性能下降的主要原因。     

锂-空气电池的电化学控制

<正>由于能量密度可达同等质量锂离子电池的10倍,锂-空气电池至少在纸面上看起来非常惊人。但在实践中,它们的状况并不佳,要防止这些电池快速失效,需要控制充放电过程中发生的复杂的、至今未完全了解的化学反应。电化学家已经朝这个方向迈出了一步,他们制备了一系列由具有纳米材料特性的电极组成的锂-空气电池,证实这些电池的化学性能与电极     

未来的电池之星——锂-空气电池

锂空气电池具有极高的理论比容量,应用在电动汽车中可以获得和汽油相当的续航能力,因而获得了人们广泛的关注。在最近十几年的研究中,人们对于锂空气电池的理解逐渐深入,制备得到的电池性能也得到了极大的提高。本文从锂空气电池的发展历史入手,介绍了其基本原理,以及最近几年在电解质、空气电极、催化剂等方面的最新研究成果。对目前的研究现状进行了简单的剖析,并对未来的应用前景进行了展望。     

锌-空气电池电解液Zn2+浓度对析氢过程的影响

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn²⁺浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn²⁺浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn²⁺浓度在6 mol·L^-1 KOH溶液中达到0.4 mol·L^-1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn²⁺提供的极限扩散电流密度提高至8.9 A·cm^-2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。