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近20年来,随着电动车的普及以及各种无线、便携器材的发展,人们对电源提出了越来越高的要求。锌作为电池负极材料,其优点有:平衡电位低、可逆性能好、质量比能量和体积比能量高,而且锌资源丰富、价格低廉、毒性小、易处理,因而被广泛用作一次电池的负极材料。但是由于在碱性溶液中,锌电极存在锌枝晶、锌腐蚀、电极变形、钝化等问题,使得锌系列二次电池的循环寿命较短,从而使锌电极作为二次电池负极的大规模应用受到了一定的限制。
本论文采用低热固相合成的方法,合成了锌酸钙电极材料,并对电极集流体材料的选择、电极添加剂、电解液添加剂等方面做了初步的研究。实验结果表明:
1.在产率随NaOH比例变化不大的情况下,选择了反应物的物质的量的比(n(Ca(Ac)<,2>·H<,2>O):n(Zn(Ac)<,2>·2H<,2>O):n(NaOH)=1:2:8),采用低热固相反应法合成了锌酸钙。在这个比例下,研磨容易,产物转移方便,操作更加简便。
2.黄铜网、铜箔作为电极的集流体材料,电极的充放电循环性能较好。通过比较发现,扎孔的铜箔作为集流体材料,性能与铜箔相差无几。
3.在电解液中加入KF和K<,2>CO<3>,降低KOH浓度,使得氧化锌在碱性溶液中的溶解度明显降低,锌电极形变在充放电循环过程中明显减小,电池容量衰退减弱;电解液中加入一定量的ZnO,在一定程度上减少了锌在强碱溶液中的溶解,从而使电极的活性物质的利用率得到提高,改善了电极的性能。
4.在电极中添加质量百分含量为1.5%PbO和1.5%Bi<,2>O<,3>,不仅可以提高电极的析氢电位,一定程度上抑制了析氢,而且可使电极表面电流分布均匀,较好的抑制锌枝晶和电极的变形,改善电极的性能。