基于鋅空氣電池的電極容量及高溫性能研究.pdf

1、鋅空氣電池因其能量密度高、價(jià)格低廉、安全無(wú)污染等特點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注，鋅電極的放電容量是決定鋅空氣電池作為動(dòng)力電源續(xù)航里程的重要因素。本文主要致力于提高鋅電極連續(xù)一次性放電的放電容量和鋅電極經(jīng)過(guò)不同環(huán)境處理的放電容量，從而分析鋅電極在不同工作環(huán)境下的反應(yīng)機(jī)理，并找出鋅電極的最佳工作狀態(tài)。根據(jù)鋅空氣電池放電發(fā)熱這一現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)得出電池最佳工作溫度，并從理論角度分析這一現(xiàn)象的原因。進(jìn)而在提高鋅電極放電容量的基礎(chǔ)下，探討了鋅空氣電池未來(lái)產(chǎn)業(yè)化

2、發(fā)展模式。
　　本文的主要工作包括：第一，在不增加碳電極面積的前提下，通過(guò)改變鋅電極的放電模式、更換放電過(guò)程中的電解液、摻混（碎海綿、電解鋅）等方法提高鋅電極的放電容量。第二，研究不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下鋅電極的存放電極效率，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分別從電池存放環(huán)境、激活電流、存放時(shí)間、激活深度四個(gè)方面探究電極活化、鈍化的關(guān)系。第三，從三個(gè)零界溫度出發(fā)，探究鋅空電池高溫環(huán)境下的放電特性。第四，結(jié)合鋅空氣電池自身特點(diǎn)對(duì)鋅空氣電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式進(jìn)行探討。取得

3、的主要進(jìn)展和成果如下：
　　1.摻混碎海綿、間歇放電模式、定時(shí)更換電解液均可使鋅電極放電容量增加；電解鋅的摻入使單位碳電極面積下鋅電極極限厚度增加，鋅電極的極限添加量增加。結(jié)果顯示擴(kuò)散是鋅電極反應(yīng)的重要步驟，間歇放電模式為反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散提供時(shí)間，摻入碎海綿、定時(shí)更換電解液為反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散提供場(chǎng)所；純電解鋅放電因顆粒小，電子傳遞環(huán)節(jié)多，放電功率低；電解鋅與鋅粉混合，在反應(yīng)過(guò)程中大顆粒的鋅粉與電解鋅逐個(gè)激化，此起彼伏，達(dá)到一種間歇模式，同

4、時(shí)電解鋅在鋅電極中起到“活性因子”和“造孔劑”的作用，提高了單位碳電極面積的鋅電極厚度。
　　2.已激活的電池，密封存放比開(kāi)放空氣極存放電極效率高；激活電流越大，電極效率越低；電極效率在電池存放1周內(nèi)無(wú)明顯降低，而存放1個(gè)月的電極效率僅為1周的40％；電池利用率最高的激活深度是40%。
　　3.隨著溫度的升高，鋅空氣電池工作電壓較常溫下有明顯上升，而電池的開(kāi)路電壓卻呈下降趨勢(shì)，同時(shí)也因溫度升高導(dǎo)致失水量增加，使電池提早失效。