覆鉛碳素材料的制備及在鋅鈰電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、鋅鈰單電池開路電壓可達(dá)2.4V以上，約為全釩電池的2倍，且正、負(fù)極電解液串液對(duì)電極性能不會(huì)產(chǎn)生惡化影響，僅降低電池的庫(kù)侖效率。由于電池在充電過程中，負(fù)極上容易產(chǎn)生枝晶，若枝晶持續(xù)生長(zhǎng)，可能會(huì)刺穿電池隔膜，引起正、負(fù)極電解液串液，導(dǎo)致電池充放電性能快速衰退。通過對(duì)電極材料進(jìn)行改性和優(yōu)化負(fù)極電解液的組成，可抑制負(fù)極枝晶生長(zhǎng)，提高鋅鈰電池運(yùn)行的可靠性和庫(kù)侖效率。
　　本文研究了碳素基體（C-PVDF）化學(xué)鍍銅前處理過程中對(duì)銅沉積層形貌及

2、其與基體結(jié)合力的影響因素。堿性除油可改善沉積層的均一性；冷熱交替實(shí)驗(yàn)、接觸角測(cè)試和偏光顯微成像結(jié)果表明，機(jī)械粗化和化學(xué)粗化可改善基體表面的親水性和提高鍍層的結(jié)合力。
　　根據(jù)混合電位理論，分別對(duì)化學(xué)鍍銅的陰極和陽極過程進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，施鍍溫度和pH值對(duì)化學(xué)鍍銅的陰極過程和陽極過程均有較大影響。溫度越高，相同電位下陰、陽極過程的反應(yīng)電流密度越大；目測(cè)法、增重法及偏光顯微分析結(jié)果表明，當(dāng)施鍍溫度低于20℃時(shí)，碳素基體上未獲得銅沉

3、積層，提高施鍍溫度，可加快沉積速率，但溫度過高，鍍層外觀質(zhì)量下降，當(dāng)施鍍溫度高于50℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鍍液分解，獲得的沉積層呈暗紅色；施鍍溫度在30～40℃時(shí)，鍍速較快且可獲得色澤光亮的銅沉積層。鍍液pH值越大，鍍速越快；鍍液初始pH值為12～13時(shí)，pH越大鍍層越光亮；初始pH大于13時(shí)，獲得的鍍層呈暗紅色，且鍍液分解。
　　通過恒電流電沉積技術(shù)和偏光顯微分析，研究了酒石酸鹽鍍鉛體系中添加劑對(duì)覆銅碳素基體表面的鉛沉積形貌的影響。結(jié)果表

4、明，添加劑可顯著改善鉛沉積形貌及提高鉛鍍層的結(jié)合力，當(dāng)鍍液中添加劑的質(zhì)量濃度為1g/L時(shí)，得到的沉積層具有銀白色金屬光澤，晶粒細(xì)小且結(jié)合緊密，鍍層表面光滑平整，與基體的結(jié)合力較好；過量的添加劑會(huì)導(dǎo)致鍍層質(zhì)量下降。
　　本文研究了甲基磺酸鋅鈰電池負(fù)極鋅沉積形貌的影響因素，恒流充電實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，負(fù)極電解液的組成及負(fù)極材料對(duì)沉鋅形貌有較大影響。負(fù)極電解液中含少量氨基磺酸或六次甲基四胺，能夠有效抑制鋅枝晶的形成與生長(zhǎng)，過量的添加劑會(huì)降低鋅

5、沉積層外觀質(zhì)量。偏光顯微照片表明，碳素負(fù)極上得到的鋅沉積層表面有枝晶突出；覆鉛C-PVDF能夠顯著改善電池的鋅沉積形貌，獲得的沉積層致密平整，可增加電池運(yùn)行的可靠性。
　　通過恒電流充電-放電實(shí)驗(yàn)，研究了甲基磺酸鋅鈰電池庫(kù)侖效率的影響因素。負(fù)極電解液的組成和負(fù)極材料對(duì)電池的庫(kù)侖效率有較大影響；負(fù)極電解液中的活性物質(zhì)（鋅離子）和游離MSA分別為1.0～1.5mol/L及1.5mol/L時(shí)，電池可獲得較高的庫(kù)侖效率；鉛板或覆鉛C-PV