鋅-銀貯備電池用正極材料和納米銀的制備與表征.pdf

1、鋅/銀貯備電池以高比能量、高比功率、優(yōu)良的低溫特性和穩(wěn)定可靠的放電性能使其在眾多領域，尤其是在軍工器械領域得到廣泛應用。為保證鋅/銀貯備電池正負極活性物質(zhì)的高活性，鋅負極有化成式鋅負極和電沉積鋅負極，正極有化成式過氧化銀正極和壓成式過氧化銀正極兩種。鋅負極的放電產(chǎn)物是氧化鋅，放電過程中鋅負極的導電性逐漸變差，雖然大電流放電過程中電解液的溫度升高，可以部分減緩這種導電性變差的的負面影響，但為保證鋅負極在大電流放電過程中的穩(wěn)定性，往往在鋅負

2、極中加入惰性導電性鋅粉或其它導電性金屬粉末。若將化成式過氧化銀正極應用于鋅/銀貯備電池，則需經(jīng)洗滌干燥過程，而這樣會使化成過程中所生成的過氧化銀部分分解而降低正極容量，所以，開發(fā)高純度、高活性、高穩(wěn)定性電池級過氧化銀，對開發(fā)新型鋅/銀貯備電池顯得尤為重要。
　　本論文針對鋅/銀貯備電池用高純度過氧化銀和導電性納米銀粉兩個方面展開工作。(1)改進一種適合于鋅/銀貯備電池用高純度過氧化銀的制備工藝。利用在盡可能低的pH值下過二硫酸鉀的

3、氧化性較強的特點，首先將過二硫酸鉀溶液與硝酸銀溶液快速混合，爾后再加入化學平衡移動劑氫氧化鉀或稱為pH調(diào)節(jié)劑。該工藝避免了一價氧化銀或氫氧化銀與過二硫酸根離子之間的固液反應，增大了銀離子與過二硫酸根離子之間的液液反應，提高了最終產(chǎn)品過氧化銀的純度。并對工藝的影響因素進行了認真地探討。(2)對納米級金屬銀粉的制備工藝進行了較為詳細的探討。(3)探討了摻雜納米銀粉后鋰電池正極和鋅/鎳電池鋅負極的放電形為。(4)利用SEM、TGA、XRD、實

4、驗電池放電等測試技術(shù)對所制備的過氧化銀和納米銀粉的性能進行了表征。具體結(jié)果如下:
　　(1)將一定濃度的硝酸銀溶液升溫至40℃，高速攪拌下，將體積兩倍于硝酸銀溶液，濃度為0.10mol/L的過二硫酸鉀溶液快速滴加到硝酸銀溶液中，得到灰黑色混合液。高速攪拌下用濃度為0.60mol/L的氫氧化鉀溶液，加入到上述灰黑色混合液，控制溶液的pH在11.0-12.0之間。維持反應在20分鐘內(nèi)完成，得到黑色混合液。將黑色混合液抽濾、去離子水洗滌

5、三遍得到過氧化銀濕粉，在60℃下真空干燥5小時，得到粒徑為微米級、顆粒形貌呈棒狀，粒度分布均勻、熱穩(wěn)定性好的過氧化銀，碘量法分析其含量接近100％。
　　(2)常溫下將一定濃度的硝酸銀溶液中加入適量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或吐溫20分散劑，用濃度為0.32mol/L的氫氧化鉀滴加到硝酸銀溶液中，得到紅棕色氧化銀溶膠，分別用30％過氧化氫、0.32mol/L葡萄糖、0.32mol/L的硼氫化鉀為還原劑，將上述氧化銀溶膠還原，分別制得

6、顆粒形貌呈雪花狀、球狀和片狀，粒徑為50-100nm的納米級銀粉。分散劑對所制銀粉顆粒形貌沒有影響，對粒徑有一定的影響，用吐溫20所得銀粉粒徑相對較小一些。還原劑對納米銀粉的形貌影響較大。
　　(3)將制備出的納米銀粉摻雜到鋰電池正極材料中，正極的放電比容量明顯增高。使用不同的摻雜方式添加銀粉，所得正極的放電比容量不同。將銀粉摻雜到正極材料前驅(qū)體中，電極的放電容量高于銀粉直接加到正極材料中的放電容量。
　　(4)將制備出的納