工作温度对钠-氯化镍电池正极结构及电化学性能的影响
【图文】：
第12期敖昕,等:工作温度对钠氯化镍电池正极结构及电化学性能的影响1245图1不含硫电池和含硫5%电池在不同工作温度下的(a,c)循环曲线及(b,d)首周充放电曲线Fig.1(a,c)Cycleperformanceand(b,d)thefirstchargeanddischargecurveoftheNa-NiCl2batterywithoutsulfurandwith5%sulfurwhichweretestedat220℃,260℃and300℃看出工作温度的降低对不含硫电池循环性能有一定程度的改善。在300℃工作的电池循环性能最差,尤其在最初几周容量快速衰减,充放电100周以后容量仅为理论容量的13%。当工作温度降低到260℃时,电池循环性能有所改善,循环100周后放电容量为理论容量的27%。当工作温度降至220℃时,电池的循环性能相对于260℃下工作的电池有所退化,但仍优于在300℃下工作的电池,循环100周后的放电容量降至理论容量的21%。三种在不同温度下工作的电池在最初几周的充放电行为有明显差异,在220℃工作的电池首周放电容量较低,仅为理论容量的40%,此后需要若干次充放循环的活化,电池的容量才能达到较高水平。类似的现象也发生在260℃工作的电池,该电池首周放电容量增加到理论容量的68%,并且需要活化的循环次数也随之减少。当工作温度升高到300℃,活化过程已不明显,首周充放电即能达到最高容量。从图1(b)中可以看出,电池的极化电压随着工作温度的下降而明显增加,在300℃工作时极化电压很小,仅为0.015V左右,在260℃工作时极化电压约为0.082V,当工作温度降至220℃时电池极化电压升至0.17V。当电池的工作温度降低时,正极和固体电解质中的离子迁移速率会降低,负极熔融金属钠与β″-Al2O3陶瓷片的润湿性会变差,电池的电化学反应速率会减缓,以上因素将导致电池的极化电压随着工作温度降低而增加。电池极化电压越大,在恒定充放电截止电压的?
缡?1)所示：Al+4NaCl→3Na+NaAlCl4,E=1.6V,300℃(1)但由于铝的含量较少,在恒电流充电条件下电压快速升高。在220℃工作的电池由于电池测试设备采点密度不够,电压从2V以下快速增加的过程无法显示。电池在较低工作温度下,较低的电化学反应速率、钠离子迁移率以及较差的电子导电性(镍导电网络没形成)而导致电池在充电时极化严重,在恒流充电时,充电一开始电压就以非常快的速度达到Ni/Ni2+的反应电压平台,以至于测试仪器还不能绘出电压快速增长的曲线。在高电压下,正极中铝参与的反应与电池的主反应一起发生。图2为钠 氯化镍电池在不同温度工作时第1、2、3、5周的充放电曲线。图2(a,c,e)分别为不含硫电池在220、260、300℃工作时的充放电曲线。从图中可以看出,电池在220℃和260℃工作时前5周极化电压随着循环充放电的进行逐渐减校在截止电压不变的条件下,极化电压减小,电池容量将会逐渐增长,这与图1(a)中的测试结果相符合。而电池在300℃工作时,电池在前5周的极化电压几乎不变,且都保持在较低的水平,因此电池在该温度运行时首周即达最大容量。图2(b,d,f)为含硫5%电池在220、260、300℃工作时的充放电曲线。从图中可以看出,工作温度为220℃的电池在循环前5周极化电压随着循环进行缓慢减小,从首周的0.22减小到0.169,降低了图2不含硫电池和含硫5%电池在(a,b)220℃、(c,d)260℃、(e,f)300℃工作时的前5周充放电曲线Fig.2First5chargeanddischargecurvesofthecellwithoutsulfurandwith5%sulfurinNaAlCl4testedat(a,b)220℃,(c,d)260℃and(e,f)300℃
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