包覆穩(wěn)定化固體高鐵酸鹽及用于貯備電池陰極材料研究.pdf

1、努力開發(fā)以固體高鐵酸鹽為陰極活性物質(zhì)的綠色電池,是拓展高鐵酸鹽應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要方面。本論文以研究金屬/高鐵酸鹽堿性貯備電池的制備工藝、放電特性規(guī)律為目的展開工作。首先針對固體高鐵酸鉀在潮濕環(huán)境中或水溶液中的不穩(wěn)定性,采用不同包覆材料對其進行包覆,制備出多種包覆高鐵酸鉀；為明確包覆效果,探討了這些包覆高鐵酸鉀在水溶液中緩釋規(guī)律。采用包覆固體高鐵酸鉀組裝金屬/高鐵酸鹽堿性貯備型實驗電池,探討電池裝配工藝和電池放電特性。論文采用粉末X射線衍

2、射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)技術(shù)對所制備固體高鐵酸鉀的晶體結(jié)構(gòu)和顆粒形貌進行了表征,用循環(huán)伏安(CV)和熱重分析(TG)對所制備固體高鐵酸鉀的電化學(xué)氧化還原性和熱穩(wěn)定性進行了表征。為比較方便精準地對固態(tài)高鐵酸鉀純度進行滴定分析,論文針對現(xiàn)有文獻中為分析液態(tài)樣品中六價鐵和總鐵所采用的亞鉻酸鹽法和重鉻酸鹽法,在分析固態(tài)樣品時所遇到的困難(分析結(jié)果與固體樣品稱樣量有關(guān)＼采用有毒的二價汞),對這兩種分析方法進行了改進。論文主要結(jié)果如下

3、:
　　 其一:與經(jīng)典亞鉻酸鹽法測定高鐵樣品中的六價鐵含量和無汞鉻酸鹽法測定總鐵含量相比,采用直接分光光度計法來測定高鐵樣品中的六價鐵和總鐵的含量時,樣品用量少、步驟簡便、易操作、準確度高、實驗結(jié)果基本一致。
　　 其二:針對高鐵酸鹽的不穩(wěn)定性,采用高錳酸鉀、分子篩A4等不同包覆壁材對高鐵酸鉀進行包覆,并對其包覆率、穩(wěn)定性和緩釋效果進行研究發(fā)現(xiàn):
　　 1.包覆率隨攪拌速度的增大和超聲時間的延長而有所增大,當轉(zhuǎn)速

4、達800r/min,超聲時間在40 min左右,此時包覆效果最佳；分子篩A4和活性炭具有較好的包覆和釋緩性能,分子篩比活性炭更好點。
　　 2.包覆型高鐵酸鉀對高鐵酸鉀穩(wěn)定性具有相對明顯的提高,放置30天后,用分子篩、活性炭包覆后高鐵酸鉀的剩余百分率可達80％以上。
　　 3.根據(jù)XRD衍射對包覆產(chǎn)品進行表征,發(fā)現(xiàn)分子篩A4、高錳酸鉀及活性炭包覆的高鐵酸鉀均沒破壞高鐵酸鉀活性組分,但活性炭包覆的高鐵酸鉀有雜峰出現(xiàn)。

5、>　　 其三:以包覆型高鐵酸鉀固體為正極,采用不同負極組裝成實驗電池,并以鋁一高鐵電池在不同的放電率、堿濃度及溫度下的恒阻放電測試及恒流放電測試和正極摻高錳酸鉀等的恒阻放電測試,系統(tǒng)地對包覆型高鐵貯備電池的電化學(xué)性能進行研究發(fā)現(xiàn):
　　 1.電池放電前需加入電解液,且不同隔膜中維尼綸無紡布隔膜組裝的實驗電池放電性較好。不同導(dǎo)電劑中膠體石墨組裝成的實驗電池放電性能最好,且膠體石墨與高鐵酸鉀質(zhì)量比為3:7時,高鐵電池表現(xiàn)出較好的放

6、電性能；但當有PTFE乳液存在時,高鐵電池的放電性能迅速下降。
　　 2.鎂為負極的高鐵電池幾乎沒有放電電壓和放電容量；鋁比鋅-高鐵電池有更好的放電電壓和更高的放電容量,且放電曲線更為平坦；高鐵電池的放電曲線主要受正極活性物質(zhì)影響,而負極材料幾乎不受影響。
　　 3.負載外阻較小時,兩極極化較嚴重,電池放電電壓迅速下降,放電容量大大減??；包覆型高鐵酸鉀在稀堿電解液中的溶解度隨溫度的變化較明顯,而在濃堿電解液中的溶解度受溫