稀土添加劑對二次鋅電極的影響.pdf

1、鋅鎳電池由于理論比能量高,理論電壓高,比功率高,成本低廉(鋅價格相當低廉)及無環(huán)境污染等優(yōu)點,被視為電動車輛所用動力電池的候選者之一.但到目前為止,這種電池尚未實用化,主要原因是由于鋅電極在循環(huán)過程中,特別是深度放電情況下(DOD≥80﹪)易產生形變、枝晶和腐蝕等問題而導致了較短的壽命.盡管人們對鋅電極存在的形變、枝晶和腐蝕等問題進行了大量研究,但目前,這些問題仍沒有得到很好的解決,該實驗組早先的研究發(fā)現(xiàn),稀土添加劑能提高鋅電極的性能,

2、因此該論文針對鋅電極存在的問題,把稀土氧化物添加到鋅電極中并研究其作用機理,另外對有機緩蝕劑對鋅電極的緩蝕效果也進行了初步探討.首先,采用平板電極代替多孔電極研究稀土氫氧化物對鋅電極的影響,用陰極極化在平板鋅電極上覆蓋一層稀土氫氧化物膜La(OH)<,3>或Ce(OH)<,3>,電化學測試結果表明,這層膜能抑制鋅酸根離子的遷移,而使OH<'->透過,改善了鋅電極的充電過程;能提高鋅電極的析氫過電位,抑制鋅腐蝕;同時在改善鋅沉積形態(tài),抑制

3、枝晶生長,都顯示出較好的效果.其次,向鋅酸鈣電極中添加稀土氧化物,并用循環(huán)伏安法和復合電沉積法進行研究,結果表明,La<,2>O<,3>或CeO<,2>也能改善鋅沉積形態(tài),提高循環(huán)性能.為了將稀土氧化物應用到實際電池體系中,組裝了500mAh液密型鋅鎳二次電池,恒電流充放電實驗結果表明,稀土添加劑可以提高電池的循環(huán)壽命,尤其是混合添加劑(稀土氧化物和PbO)能顯著提高電池高倍率放電性能,同時延長電池循環(huán)壽命.這些研究成果都是未見文獻報道

4、過的.最后,為了驗證添加稀土氧化物的鋅電極在大電池中的性能,裝配了設計容量為10Ah液密型鋅鎳二次電池,實驗結果表明,電池具有高倍率放電性能和良好的低溫放電性能.電池在-10℃時的放電容量為室溫放電容量的68﹪,甚至在-20℃時,仍為室溫放電容量的38﹪,這不僅驗證了該論文研究成果的可行性,也為鋅鎳電池的生產應用提供實驗依據.為了抑制鋅電極的自放電,研究了CTAB,TBAB及TU三種鋅電極緩蝕劑.電化學測試結果表明,CTAB,TBAB及