氧化银电极的改性及电性能研究

发布时间：2020-04-25 06:01

【摘要】：铝氧化银电池具有比能量高、功率大、贮存性能好,特别是能够大倍率放电等特点,得到大多数国家的青睐,因此得到了较大的发展。由于铝氧化银电池的成本高,也限制了它大范围的使用,主要运用在军事领域。随着竞争的日趋激烈,对铝氧化银电池的性能要求有了更高的要求。铝氧化银电池正极作为电池的重要组成部分,正极性能的提高对电池性能提高有重大意义,国内外许多研究人员正致力于氧化银电极的研究。本文章主要对银电极的活性物质和集流体的改性及匹配性进行研究,具体研究内容如下:(1)对醋酸银粉和纳米银粉为活性物质的电性能进行考察。采用热分解法制备醋酸银粉活性物质,分别制备1.1mm和1.4mm两种厚度的银电极。在电流密度为0.6A/cm~2,电解液温度为80℃条件下,1.4mm厚银电极的平均电压比1.1mm的银电极低0.03V,但利用率高将近5%。采用新的合成方法合成纳米氧化银,分别制备1.1mm和1.4mm两种厚度的银电极,1.4mm厚电极的电化学性能一般,与1.1mm厚的相比,利用率低了7.86%,平均电压低了0.014V,两种厚度电极电化学性能表现差异较大,在保持电极孔率不变的情况下,电极厚度增加,浓差极化也随着增大。两种活性银粉对比可知,纳米银粉的电压和利用率都优于醋酸银粉,纳米氧化银电极比表面积的增加有利于提高电极在放电过程中利用率和平均电压,增加活性物质能促进电极的放电,但是纳米银氧化银电极的激活初期电位没有提升,由于充电化成效率高,体积膨胀较大,传统二维银网无法束缚,银网会被拉断,电极破损率较高。(2)对镀银泡沫镍为集流体的电极性能进行考察。首先,通过比较镀银泡沫镍集流体和银网集流体的银电极性能,在600mA/cm~2的电流密度下放电,截止电压为1.4V,激活初期电位高0.335V,平均电压高30mV,电化学利用率降低13.68%。其次,碱液浓度从4.5mol/L增加7.0mol/L,随着碱浓度的增加,电极的电也呈上升的趋势,当反应温度大于65℃后,碱浓度对电压影响减小,反应温度低于65℃时,碱浓度对电压的影响明显,碱液浓度为4.5mol/L时电压平台高,因为碱液浓度的增加会进一步增加使铝电极钝化膜变厚从而降低电压。总之,镀银泡沫镍的性能优于银网集流体,激活初期电位提高明显,但醋酸银粉比表面积较低,体积膨胀较小,化成充电效率低,后期利用率无明显提升。(3)主要为了提升激活初期性能和后期利用率,主要对纳米氧化银和镀银泡沫镍制备的银电极进行匹配研究。纳米银粉和镀银泡沫镍制备的银电极能同时提高电极激活初期电位、放电电压和后期利用率。考察镀银泡沫镍的倍率性能,在0.62~0.84A/cm~2大电流密度下放电,电流密度为0.70~0.77A/cm~2时,平均电压和电化学利用率较稳定,所以,镀银泡沫镍为集流体的银电极的最佳电流密度范围在0.70~0.77A/cm~2。同时考察了电解液浓度和温度对银电极性能影响。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM911

【参考文献】