幾種堿性一次電池陰極材料的合成及其電化學(xué)性能.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，由于MnO2堿性電池具有放電容量較大，比能量較高，低溫性能優(yōu)良，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的堿性電池一直采用MnO2作為正極活性物質(zhì)，然而其容量性能的進(jìn)一步提高受到了MnO2電極的限制。隨著人們對(duì)化學(xué)電源需求的日益擴(kuò)大和現(xiàn)有電極材料資源的日益萎縮，尋求放電容量大、輸出電壓高的新材料成為廣大電池研究者的重要課題。 本論文分為四個(gè)章節(jié)。第一章綜述了本論文的研究背景，包括化學(xué)電源及其現(xiàn)狀簡(jiǎn)介、堿性鋅錳電池概述、AgCuO2、A

2、g2Cu2O3、CuO、CuS的相關(guān)知識(shí)介紹以及納米材料及制備的概述。 第二章為AgCuO2及AgCuO2/碳納米管(CNTs)，AgCuO2/TiO2納米管復(fù)合材料的制備及其在堿性電解液中的電化學(xué)性能研究。首先通過(guò)利用化學(xué)沉淀法制備了AgCuO2，X一射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)及透射電鏡表征表明，所制樣品為納米級(jí)，晶型良好。恒電流放電測(cè)試結(jié)果表明在不同放電制度下，AgCuO2的放電容量均遠(yuǎn)大于EMD的理論放電比容量

3、。進(jìn)一步嘗試以硫粉作為添加劑對(duì)AgCuO2進(jìn)行改性，結(jié)果表明，硫粉的摻雜明顯改善了AgCuO2的放電性能。利用線性掃描測(cè)試研究了AgCuO2及硫粉添加后AgCuO2的電化學(xué)行為，給出了硫粉摻雜改性的可能機(jī)理。利用化學(xué)沉淀法制備了AgCuO2/CNTs復(fù)合材料，X射線衍射(XRD)、透射電鏡表征表明，所制樣品為納米級(jí)，其表面附有網(wǎng)狀的納米管。恒電流放電測(cè)試結(jié)果表明，碳納米管的加入雖沒(méi)有改變AgCuO2的放電機(jī)理，但明顯改善了AgCuO2的

4、放電性能。在不同放電制度下，AgCuO2/CNTs的放電容量均遠(yuǎn)大于AgCuO2的放電容量。利用交流阻抗技術(shù)考察了AgCuO2及AgCuO2/CNTs的電化學(xué)行為，給出了碳納米管摻雜改性的可能原因。最后利用化學(xué)沉淀法制備了AgCuO2/TiO2納米管復(fù)合材料，對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明，TiO2納米管的摻雜明顯改善了AgCuO2的放電性能。 第三章為Ag2Cu2O3及Ag2Cu2O3/CNTs，Ag2Cu2O3/TiO2納

5、米管復(fù)合電極材料的制備及其在堿性溶液中的電化學(xué)性能研究。采用化學(xué)共沉淀法制備了Ag2Cu2O3；以水熱法制備了TiO2納米管，并將其作為Ag2Cu2O3電極的改性添加劑，制備出Ag2Cu2O3/TiO2納米管復(fù)合電極材料；用化學(xué)共沉淀法制備出Ag2Cu2O3/CNTs復(fù)合電極材料，以XRD、SEM及X-射線能譜儀(EDAX)對(duì)制備的電極材料進(jìn)行了表征。恒電流放電測(cè)試表明，Ag2Cu2O3的小電流放電性能和大電流放電性能均較好，可同時(shí)適于

6、大電流和小電流放電。通過(guò)放電測(cè)試的比較，納米管基復(fù)合電極材料的放電性能比Ag2Cu2O3有了明顯的提高。交流阻抗測(cè)試進(jìn)一步考Ag2Cu2O3與Ag2Cu2O3/CNTs，Ag2Cu2O3/TiO2納米管復(fù)合電極材料的電化學(xué)行為差異，給出了納米管摻雜改性的可能原因。 第四章為納米CuO的制備及其作為堿性電池正極材料的電化學(xué)性能研究。首先以化學(xué)沉淀法制備出Cu(OH)2為前驅(qū)體，通過(guò)直接加熱和水熱法兩種不同的方法制備出納米CuO；以

7、CuSO4·5H2O和Na2S2O3·5H2O為原料，水熱合成法制備出納米CuS，對(duì)所制備的材料采用XRD、SEM等手段進(jìn)行表征，然后對(duì)制得的CuO進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果表明，在中倍率放電制度下，本文制備的CuO的放電比容量分別為646mAh/g和661mAh/g，且具有較平穩(wěn)的放電電壓。但其開路電壓較低，位于0V以下，整體的放電電壓偏低，嘗試以納米CuS作為添加劑，對(duì)兩種CuO樣品進(jìn)行物理?yè)诫s改性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，CuO電極的放電性