λ-MnO2的制備及在二次鋅錳電池和氧電極催化中的應(yīng)用.pdf

1、隨著電子科技的發(fā)展，鋅錳電池作為歷史最悠久、發(fā)展最成熟的電池產(chǎn)品，其需求量及產(chǎn)量在逐年上升。然而，目前市場(chǎng)上的鋅錳電池基本為一次電池，使用后大量的丟棄不僅是對(duì)資源的浪費(fèi)，也對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，探索研究循環(huán)性能好、充放電比容量高的二次鋅錳電池迫在眉睫。本論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)合成一種尖晶石結(jié)構(gòu)的λ-MnO2，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示在偏酸性的混鹽溶液中，這種材料可充性能優(yōu)異，故將這種材料作為二次鋅錳電池的正極進(jìn)行研究。此外，在化學(xué)電源的成員中，作

2、為新能源電池，燃料電池因具有高效、清潔、安全等優(yōu)點(diǎn)，而顯示出廣闊的發(fā)展前景。然而，這種電池的瓶頸主要是氧電極催化劑。研究?jī)r(jià)格低廉、催化活性高的催化劑是燃料電池實(shí)現(xiàn)商品化的必經(jīng)之路。研究表明，二氧化錳的氧催化為“準(zhǔn)四電子氧氣還原催化歷程”，被認(rèn)為是能夠替代貴金屬的氧還原催化劑。本論文合成的λ-MnO2材料的高比表面積以及大孔徑表明了該晶體有很好的催化性能，故將制備的λ-MnO2作為氧電極催化劑進(jìn)行研究。全文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:

3、　　1.首先采用高溫固相法制備了前驅(qū)體LiMn2O4，接著通過(guò)酸處理前驅(qū)體得到λ-MnO2。通過(guò)一系列測(cè)試，確定了最佳合成條件為:常溫下0.2 mol/L的稀鹽酸不斷機(jī)械攪拌處理前驅(qū)體12h。對(duì)比前驅(qū)體LiMn2O4，產(chǎn)物λ-MnO2晶面間距、晶胞參數(shù)有所減小，晶胞有輕微的收縮現(xiàn)象。
　　2.將合成的三維尖晶石結(jié)構(gòu)的λ-MnO2應(yīng)用于二次鋅錳電池。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，電池的電化學(xué)反應(yīng)為擴(kuò)散控制，較傳統(tǒng)的堿性鋅錳電池工作電壓(0.6

4、～1.5 V)相比，該電池的放電電壓為1.5～2.1 V，提高了50％左右。電池?fù)碛虚L(zhǎng)壽命，在充放電循環(huán)1000周期時(shí)，比容量為99.0mAh/g，衰減為第一周期的77.28％。倍率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在20C進(jìn)行充放電時(shí)，電池依舊能給出38.3 mAh/g的放電比容量，能夠滿足快速充放電的供應(yīng)網(wǎng)。
　　3.采用溶膠凝膠法合成了鈣鈦礦La0.8Ce0.2MnO3粉體，將其作為摻雜劑，應(yīng)用于λ-MnO2的氧電極催化的研究中。結(jié)果表明，λ-