二次碱性电池锌电极的研究进展
碱性二次锌电极的新进展
第２ ９卷第 ２期
２０
Ｖｏ ９ № ２ ｌ２ ． Ｆ ｂ ，０ ２ ｅ．２０
Ａｐ ｌ ｄ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｐｉ ｃ ｃ ｎ ｅ ｅ ｃ ｎ ｌｇ
文章 编 号 ：０ ９ ７ ｘＩ０ ２０ ０ ４ —０ １０ —６ １ ２ ０ ２ ０７ ３ Ｊ
上部 消耗 ． 量 的 锌 沉 积 于 下部 ． 导 致 电 极 变 大 这 形． 变形 的结 果导致 锌 电极 的有 效 面积减 少 ， 容量 降低 。
较大的差别 ， 某些区域因电位较低而成为腐蚀微电 池的 阳极 ， 另外一 些 区域 则作 为其 阴极 ， 而形 而 从 成数 目繁 多的微 电池系统 ， 造成锌在 电池 中的 自腐 蚀 。 自腐蚀 不仅消耗了活性物质锌 ． 减小 了负极容
酸盐不沉 积在 多孔 的锌 电极 ， 沉积 在 电解 液 的 而
周 围和 隔膜 中 ， 这就使 传 质过程 产生 ｒ困难 ， 在 并 电极 的外 表面 和某 些 点 上 形成 枝 状 沉 淀物 ， 晶 枝 没有附着 力 ， 易穿透 隔膜 ， 造成 电池短路
１ ３ 锌 腐 蚀 ．
活跃起 来
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｅ ｏ ｄ ｒ ｉ ｃ ｅｅ ｔ ｏ ｅ ｄ ｉ ｖ ｙ ｗ ｒ ｓ ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｚｎ ｌｃ ｒ ｄ ：ａ ｄｔ ｅ ｉ
０ 引 言
锌 由于来 源 丰 富 、 价格 便 宜 、 性 低 、 毒 比能 量 高 、 电极 电位 低 等优 点成 为碱 性锌 锰 、 单 锌空 气 、 锌镍 、 氧 化银 等 电池 的负 极 材 料 ．目前 由 于 锌 各种便 携式 电器 的发 展 ， 要 高性 能 的小 型密 封 需
（ “及适量 的硼酸盐 、 酸盐等 ； １ 磷 电极添』 剂 ： Ｊ 添加 ｃ （ Ｈ） ｕ ａ０ ２和金属氧化物（ Ｒ 、 、ｄ Ｐ ３Ｂ Ｃ Ｏ等 ／＠
锌氨络合物 电极材料
锌氨络合物是一种常见的电极材料，它是由锌和氨水反应形成的。
在电极材料的应用中，它被广泛地用于锌电极的制备。
本文将介绍锌氨络合物作为电极材料的性质和应用。
锌氨络合物是一种复杂的络合物，它是由锌离子和氨根离子通过配位键形成的。
在结构上，它具有多个配位体，每个配位体都与一个锌离子或氨根离子结合。
这种结构使得锌氨络合物具有较高的离子电导率，这是电极材料的重要性质之一。
作为电极材料，锌氨络合物具有以下优点：1. 良好的电化学性能：锌氨络合物在酸性或碱性溶液中具有良好的电化学性能。
它可以作为锌电极的电解质，使得锌电极具有良好的电化学性能。
2. 较高的离子电导率：由于锌氨络合物具有多个配位体，它的离子电导率较高。
这使得锌电极具有良好的离子电导率，从而提高了电池的能量密度。
3. 良好的机械性能：锌氨络合物具有良好的机械性能，它可以用于制备高质量的电极材料。
锌氨络合物在电极材料的应用中，主要被用于制备锌电极。
锌电极是一种常见的二次电池电极，它是由锌片或锌粉与电解质组成的。
在电池的充放电过程中，锌电极中的锌离子发生氧化还原反应，从而实现了电池的能量存储和释放。
除了在二次电池中的应用，锌氨络合物还可以用于制备其他类型的电极材料。
例如，它可以用于制备燃料电池中的催化剂层，从而提高了燃料电池的电化学性能。
此外，它还可以用于制备其他类型的传感器和电化学分析仪器中的电极材料。
总之，锌氨络合物作为一种电极材料具有多种优点，如良好的电化学性能、较高的离子电导率和良好的机械性能等。
这些优点使得它在二次电池、燃料电池、传感器和电化学分析仪器等领域得到了广泛应用。
随着人们对环保和能源效率的关注不断提高，锌氨络合物作为一种重要的电极材料有望在未来发挥更加重要的作用。
锌电极(6)
汞锌粉的选择要根据电池的形状与结构、 使用要求 、 其他缓蚀条件来考虑。例如， 对于圆筒形电池 ， 锌粉
粒 度分 布范 围可在 ７ ５～５０￣ 间 ， 对 于扣式 电池 ， ０１ ． ｍ 而 则宜 在 ７ ５～３０ ｍ 间 。 的锌 粉在 未放 电前贮 存性 ５ ０￣ 有
能好 ， 但在部分放 电条件下会影响电池的性能。 近来
溶解 ， 从而抑制了析氢反应与锌 的腐蚀。由于一次电
池和 二 次 电池都 需 要抑 制 电极 析 氢 ，一 个 时期 对金
属氧化物 、 氢氧化物做过许多尝试 ， 阳离子计的有 按
收 稿 日期 ：０ ４—０ ２０ ９—１ ５ 作者简介 ： 夏熙 （９ １ ， ， １３ 一）男 湖南省人 ， 教授。
ＶＯ ． ２ ＮＯ ２ Ｉ１ ．
１０ ４
Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
维普资讯
电 池 工业
第１ ２卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ４月
表 １ 去 汞 锌 合 金 的 典 型 组 分和 含 量 １
Ｔａ ｅ １ ｂｌ １ Ｔｈｅ ｙ ｃ ｌ ｏ ｐｏ ｎｔ ｎｄ ｏ ｅ ｔ ｏ ｍ ｅ － ｔ ｐｉ ａ ｃ ｍ ｎｅ ａ ｃ ｎｔ ｎ ｓ ｆ ｔ ｃ ｔ－ｒ ｅ ｚｎ ｌｏ ｓ ｕｒ ｆ ｅ ｉ ｃ ａｌ ｙ
温时 晶粒 生长 。既可细 化 晶粒 ， 又有 利于 再结 晶 的 良 好作 用 。 、 亦为 有害 金属 ， 属淘 汰之列 。 铅 镉 也 但铅 尚 未禁 用 。铟 的作 用类 似镉 ， 对某 些 杂质起 抑 制作用 。
为球状可增大视密度， 比表面积小， 但 在重负荷条件
下放 电性 能差 。有 人认 为 以人字 形状 为宜 。总之 ， 无
维普资讯
硬脂酸钙对二次锌电极性能的研究
硬脂酸钙对二次锌电极性能的研究房尚;周德璧;杨丽兰【摘要】Adding C36H70O4 Ca to zinc electrode, effect of C36H70O4Ca on the zinc electrode electrochemical performance after cycle 1,40,120 has been studied by using the Anodic polarization curves and AC impedance method. The results showed that the zinc electrode added C36H70O4Ca reached 300 cycles before its capacity fell to 90% of the initial capacity,while the blank zinc electrode failed after 190 cycles. After cycles 120,the current of the zinc electrode with C36H70O4Ca was 0. 224A,however,the current of the blank zinc electrode was 0.042 A. From the impedance spectra,adding C36H7(JO4Ca can suppress the passivation and maintain the electrochemical performance of the zinc electrode.%向锌电极中加入硬脂酸钙,在电池循环1次、40次、120次后,采用极化曲线、交流阻抗研究了硬脂酸钙对二次锌电极电化学性能的影响.实验表明,添加硬脂酸钙后,电池的放电容量降低至最高容量的90％时,循环次数由190次增加到了300次；循环120次后,添加硬脂酸钙的锌电极在0.1V的电位下,电流为0.224 A,而空白锌电极的电流为0.042 A.交流阻抗测试表明,硬脂酸钙的加入,可以延缓锌电极的钝化,维持了锌电极的电化学活性.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2012(041)005【总页数】3页(P864-866)【关键词】二次锌电极;添加剂;循环次数;硬脂酸钙【作者】房尚;周德璧;杨丽兰【作者单位】中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】O646.21锌价格便宜，具有良好的电化学性能，得到了广泛的应用。
锌电池发展历程
锌电池发展历程
锌电池是一种常见的干电池，其发展历程可以追溯到19世纪末。
以下是锌电池的发展历程概述。
首次尝试：在19世纪末和20世纪初，科学家们对锌电池进行了首次尝试，并取得了一些进展。
然而，当时的锌电池存在效率低下、容量小和短寿命等问题，无法应用于实际。
20世纪初：随着科技的进步，锌电池的性能逐渐改善。
在1910年左右，科学家们成功地改进了电解液和电极材料的制备方法，使锌电池的容量和寿命得到了提高。
碱性锌电池的发展：在20世纪30年代，科学家们开始研发碱性锌电池。
通过使用碱性电解液，碱性锌电池能够提供更大的容量和更长的寿命。
同时，碱性锌电池能够在较高的电流下工作，使其在许多应用中得到了广泛应用。
镍-锌电池的出现：20世纪50年代，镍-锌电池开始出现并逐渐成为一种主流电池类型。
镍-锌电池结合了锌电池和镍电池的优点，具有高容量、长寿命和较高的放电电流。
镍-锌电池在军事、通信和工业领域得到了广泛应用。
现代锌空气电池的发展：近年来，随着科技的不断进步，锌空气电池成为了锌电池领域的重要发展方向之一。
锌空气电池利用空气中的氧气作为正极活性物质，可以提供更高的容量和能量密度。
锌空气电池具有环保、高效和长寿命等优势，在电动车、储能系统和可再生能源等领域有着广泛的应用前景。
总结起来，锌电池经历了从最初的尝试到现代锌空气电池的发展历程。
随着科技和工艺的进步，锌电池在容量、寿命和能量密度等方面都得到了显著改善，应用范围也越来越广泛。
碱性锌锰干电池原理
碱性锌锰干电池原理
碱性锌锰干电池是一种常见的干电池，其原理是基于电化学反应。
它由一个锌阳极和一个二氧化锰阴极组成，这两个电极之间通过电解质（一般为碱性溶液）隔离。
在工作过程中，锌阳极发生氧化反应，即锌原子失去两个电子转变为锌离子：
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
这些电子从锌电极经过外部电路流向阴极。
同时，阴极上的二氧化锰得到电子转变为MnOOH，然后进一步发生水的电离反应：
MnO2(s) + H2O(l) + e- → MnOOH(s) + OH-(aq)
这个反应中产生的氢氧根离子再结合锌离子生成氢氧化锌：Zn2+(aq) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s)
整个反应过程如下：
Zn(s) + 2MnO2(s) + 2H2O(l) → Zn(OH)2(s) + 2MnOOH(s)
在这个电池中，产生的氢氧根离子会在电池中逐渐消耗，导致电池反应速率降低，从而限制了电池的使用寿命。
当电池用完时，锌阳极将被完全消耗，电池无法再产生电流。
总的来说，碱性锌锰干电池的原理是通过锌和二氧化锰之间的氧化还原反应，在电解质的作用下，将化学能转化为电能，从而产生电流。
超长寿命高安全性锌基锂电池的研究进展
超长寿命高安全性锌基锂电池的研究进展支键;孟海军;李晟开;陈璞【摘要】锌基锂电池是以水溶液为电解质,金属锌为负极的新型二次电池,它克服了传统有机体系锂电池以及铅酸电池毒性大、易燃、循环寿命低、制作成本高的缺点,在大规模储能领域具有极大的应用前景.从锌基锂电池正极材料、电解液、锌负极等方面,介绍了这一体系存在的问题以及改进方案,并对这一储能体系未来的发展方向进行了展望.%Zn-Li battery was a novel secondary battery which used aqueous solution as electrolyte and Zn metal as pared to conventional Li-ion and lead acid batteries,the Zn-Li battery had a great potential for large-scale energy storage due to its low toxicity,non-flammability,long cycle life and low fabrication cost.Recent progresses of Zn-Li battery in cathode materials,electrolyte and Zn anode,and highlights key technical issues and corresponding solutions in this system were introduced.Future development of such an energy storage system was also reviewed.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)010【总页数】5页(P1494-1497,1504)【关键词】超长寿命;高安全;锌负极【作者】支键;孟海军;李晟开;陈璞【作者单位】滑铁卢大学,安大略滑铁卢N2L3G1;苏州宝能得能源科技有限公司,江苏苏州215000;军事科学院某研究所,北京100141;滑铁卢大学,安大略滑铁卢N2L3G1;滑铁卢大学,安大略滑铁卢N2L3G1;苏州宝能得能源科技有限公司,江苏苏州215000【正文语种】中文【中图分类】TM912.9伴随着日益加剧的环境污染，太阳能、风能等绿色能源的研发已经成为世界性的关键课题，而储能电池则是开发新能源的主要技术瓶颈。
水系锌离子电池的研究进展
水系锌离子电池的研究进展陈丽能;晏梦雨;梅志文;麦立强【摘要】Zinc ion battery, a new type of aqueous secondary batteries proposed in recent years, can deliver high en-ergy and high power density. Meanwhile, safe and efficient discharge processes, cheap and nontoxic electrode materi-als, and easy fabrication are the advantage of Zinc ion battery, showing great practical value and developmental pros-pects in the field of scale energy storage. In this paper, the development and exploration of aqueous zinc ion battery are reviewed. Also the advantages and challenges of the zinc anode are summarized. Moreover, this paper analyzed the electrochemical properties and reaction mechanism specifically. In addition, the development of cathode materials is predicted by analyzing the insertion and extraction of multivalent ions.%锌离子电池是近年来发展起来的一种新型二次水系电池,具有高能量密度、高功率密度、放电过程高效安全、电池材料无毒廉价、制备工艺简单等优点,在大型储能等领域具有很高应用价值和发展前景.本文综述了水系锌离子电池的研究进展,对金属锌作负极的优点和面临的处理问题进行总结,对已报导的正极材料中锌离子电池的电化学性能和反应机制进行分析,并通过分析目前多价离子的脱嵌特性对锌离子电池正极材料的发展进行预测.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】10页(P225-234)【关键词】水系锌离子电池;正极材料;高功率密度;能量储存;综述【作者】陈丽能;晏梦雨;梅志文;麦立强【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TQ15能源和环境是当今人类生存与社会发展必须应对的两个重大问题, 随着煤炭石油等化石资源的枯竭和环境的日益恶化, 发展太阳能、风能和水能等可再生能源已经成为全球性趋势[1-2]。
锌离子二次电池的研究进展
第48卷第7期 2020年7月硅 酸 盐 学 报Vol. 48，No. 7 July ，2020JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.2020.07.20200029锌离子二次电池的研究进展刘佳昊，何平鸽，范丽珍(北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083)摘 要：通过探寻合适的储锌正极材料、优化锌负极结构以及深入了解电池的储锌机理，能够显著地提高锌离子电池的电化学性能。
综述了锌离子二次电池的研究进展，详细介绍了各类正极材料的结构特征、电化学性能以及储锌机理，另外对锌负极面临的问题和解决方法进行总结，同时讨论了电解质对锌离子电池电化学性能的影响。
最后，对锌离子二次电池面临的问题和未来的研究方向进行了总结与展望。
关键词：锌离子二次电池；正极结构；锌负极；储锌机理；电化学性能中图分类号：O646; TM911 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2020)07–0990–13 网络出版时间：2020–04–13Research Progress on Zinc-ion BatteriesLIU Jiahao , HE Pingge , F AN Lizhen(Institute for Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: Exploring suitable cathode materials to effectively accommodate Zn ions, optimizing Zn anode structure and clarifing the mechanism of battery can favor the improvement of the electrochemical performance of zinc-ion batteries (ZIBs). In this review, recent development on ZIBs was represented and various kinds of cathode materials were introduced. The structural characters, electrochemical properties and Zn ion storage mechanism were reviewed. Some solutions to solve the problems faced by Zn anode were described. Meanwhile, the effect of electrolyte on the electrochemical performance of ZIBs was discussed. In addition, challenges on ZIBs and prospects for future research directions were also given.Keywords: zinc ion battery; cathode structure; zinc anode; zinc ion storage mechanism; electrochemical performance随着经济社会和工业文明的发展，对电力能源的需求日益增长。
锌银电池正负极活性物质分析
锌银电池正负极活性物质分析摘要：锌银电池的市场需求量增加，如何提升电池性能成为行业人员关注的焦点。
本文研究了正负极活性物质指标与技术指标，对描述银粉、锌粉制备过程及方法，并完成氧化物活性物质的合理分析。
在研究过程中，也开展电池正负极活性物质成分研究，测试电池的使用性能。
经过调试后，电池利用率与电极合格率显著提升，能够满足现阶段各行业对锌银电池提出了最新要求，为锌银电池应用普及作出重大贡献。
关键词：锌银电池；正负极；活性物质；研究前言：数据表明，优质的电池产品正负极活性物质的利用率可达到55%，然而，受到制作工艺和技术条件的限制，电池正负电极厚度出现不均匀问题，不仅影响电池寿命，而且不利于性能提升。
为解决上述问题，本文采用全新的反应路线生产葡萄糖银粉设计电池正极，电池负极则采用不同比例的混合锌粉压制而成，经过性能测试，电极合格率达到97%以上，活性物质显著提升。
1正负极活性物质制备与技术指标1.1制备过程在正极活性物质银的制备中，采取的主要方法为液相反应法，并对氯化钠使用量进行准确控制。
制备溶液为氯化钠与硝酸银，确保二者充分混合，达到完全反应标准，最终得到反应物—氯化银[1]。
将氯化银白色沉淀在反应罐底部，在室温条件下，将反应物静置12h，由此分离氯化银沉淀与反应溶液。
将氢氧化钾与葡萄糖粉末依据先后顺序加入反应罐中，并用力搅拌。
使用离心洗涤法处理银粉，当酚酞溶液检测颜色不变红时，则将银粉平铺到不锈钢托盘中，覆盖一层聚氨酯膜，置于干燥箱48h。
完全干燥后，使用40目筛，最终获得高性能银粉。
1.2银氧化物分析正极活性物质主要是银氧化物，共计3个价态，分别是AgO、Ag2O、Ag2O3，其中，一氧化银为黑色或灰色固体。
二价和高价银氧化物是Ag2O2、AgO和Ag（I）Ag（III）O2。
在锌银电池的制备中，Ag2O在碱性溶液中发挥良好作用，该物质会随着OH－离子浓度增加而提升。
通过对正极活性物质的分析可知，Ag2O具有如下特征：25℃下，溶解度为1*10—8mol/L，随着温度值增加，溶解度会进一步加大。
二次锌空电池电解液锌元素
二次锌空电池（也称为可充电镍锌电池）的电解液中锌元素主要以离子形式存在。
在充电过程中，正极产生的氧气和负极产生的氢气会在电池内部反应，生成水。
同时，电池的电解液中的锌离子会在负极还原成金属锌沉积，而在正极氧化成锌离子。
电解液一般由碱性溶液构成，常用的是氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）溶液。
在电池放电时，锌电极发生氧化反应，生成锌离子（Zn²⁺）和电子，电子通过外部电路流向镍电极，而锌离子则进入电解液。
在镍电极处，氢氧化离子（OH⁻）接受电子并与锌离子结合，生成氢氧化锌（Zn(OH)₂）。
充电时，上述过程逆转。
电解液中的锌离子再次在锌电极还原，镍电极上的氢氧化锌分解，释放出氧气和水。
整个过程中锌的循环是可逆的，这使得二次锌空电池可以进行多次充放电。
电解液的pH值、浓度和温度都会影响电池的性能。
因此，在实际应用中，需要精确控制电解液的组成和工作条件，以保证电池的高效和稳定运行。
研究和优化新型锌离子电池的电化学性能
研究和优化新型锌离子电池的电化学性能锌离子电池作为一种新兴的能量存储设备，在可再生能源领域具有巨大的应用潜力。
随着人们对可再生能源需求的不断增加，高性能的锌离子电池作为一种高能量密度、低成本、安全稳定的电池系统备受关注。
因此，成为当前的热点和挑战。
电化学性能是衡量一种电池性能优劣的重要指标之一，包括电池的循环稳定性、比容量、能量密度等方面。
在锌离子电池中，优化电极材料是提高电池性能的关键。
传统的锌锰氧化物、锌氧化物等材料存在循环容量衰减严重、电解液不稳定等问题，限制了锌离子电池的应用。
因此，开发高容量、循环稳定性好、低成本的电极材料成为本领域的研究重点之一。
近年来，石墨烯、二维金属硫化物等新型材料被广泛研究用于锌离子电池的电极材料。
石墨烯具有优良的导电性和电化学稳定性，可以有效提高电极的电荷传输速度和循环稳定性。
二维金属硫化物作为一种新型材料，具有高的比表面积和丰富的活性位点，能够提高电极的比容量和电化学反应速率。
通过合理设计和调控电极材料的结构和组成，可以有效提高锌离子电池的循环寿命和能量密度。
除了电极材料的优化，电解液的设计也对提高锌离子电池的电化学性能至关重要。
传统的电解液通常采用氢氧化钠、硫酸等碱性电解液，存在锌离子溶解度低、电池循环容量衰减快等问题。
因此，设计稳定的锌离子电解液成为一个重要的研究方向。
有学者提出采用氯化锂、氯化铵等盐类电解质，可以提高电解液的导电性和稳定性，有效改善电池的循环性能。
此外，电池结构的设计也是影响锌离子电池性能的一个重要因素。
传统的锌离子电池通常采用单质锌作为负极材料，存在锌枝晶生长、枝晶短路等安全隐患。
因此，设计安全可靠的负极结构对提高电池的循环稳定性至关重要。
有学者提出采用二维材料包裹锌颗粒、设计多孔结构等方式可以有效抑制锌枝晶生长，提高电池的安全性和稳定性。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，研究和优化新型锌离子电池的电化学性能是当前材料科学和能源领域的一个重要课题。
二次碱性电池锌电极的研究进展
二次碱 性 电池锌 电极 的研 究进 展
郎俊 山 付 强
ｆ 国船 舶重 工集 团公 司七一 二研 究所 ，武汉 ４ ０ ６ ） 中 ３ ０ ４ 摘 要 ：介 绍 了二 次碱 性 电池锌 电极 近年 来 的研究 进展 ，综 述 了现有 的制 备手 段和 电化 学 性能 改进研 究状
２ 锌 电极 的制 备方 法
目前 ，市 场 上 的锌 粉 大 致 分 为 雾 化 锌粉 和 电
沉 积 锌 粉 两 大类 。
２１雾 化 法 ．
雾 化 锌 粉 是 将 原 料 锌 通 过熔 化进 入 带 有 高温 塔 盘 的精 馏 塔 内使 其 雾 化 为锌 蒸 气 并进 行 精 馏 ，
一
端引出的锌粉经过超细分级技术进行分级 ，分
孔锌 电极 在 ７ ｇ 的放 电 电流密 度 下 ，其放 电 ５ｍＡ／
比容 量 从 原 来 的３ ２ｍＡｈｇ 高 到 了５ ６ｍＡｈｇ ６ ／提 ６ ／； 这 些 添 加 剂 的加 入 ， 降低 了 电极 的 电荷 迁 移 阻 抗 ，
离 出各 种 粒度 组 成 的锌 粉 。雾 化 锌粉 的氧 化 度 很
Ａｂ ｔａ ｔ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉｔ ｄ ｃ ｅｅ ｃ ｎ ｅｅｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｉｃ ｅｅ ｔ ｄ ｓｆ ， ｅｏ ｄ ｒ ｉｃ ｓｒ ｃ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｎｒ ｕ ｅ ｒｓａ ｈ ａ ｄ ｄ ｖｌｐ ｎ ｆ ｔｅ ｚｎ ｌｃｒ ｅ ｏ．ｓｃ ｎ ａｙ ｚｎ ｏ ｏ
ｅｅｔ ｄｓ Ｉｓｍ ｒ ｅ ｅｗ ｙｔ ｒｐ ｒ ｅ ｉｃｅｅｔ ｄｓａ ｄｔｅｒｓａｃ ｎｔｅｉｐ ｏｅ ｎ ｅ ｌｃｒ ｅ．ｔｕ ｍａｉ ｓｔ ａ ｐ ｅ ａｅｈ ｎ ｌｃｒ ｅ ｎ ｅｒｈｏ ｒｖｍｅｔｆｔ ｏ ｚ ｈ ｏ ｔ ｚ ｏ ｈ ｅ ｈ ｍ ｏ ｈ
锰正极在二次锌锰电池中的研究进展及前景
锰正极在二次锌锰电池中的研究进展及前景
王江林;周丽;代少振;刘孝伟;黄思淼
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2024(54)2
【摘要】可充电锌基电池具有成本低、安全性好和比能量高等特点。
MnO_(2)及其复合物由于成本低、无毒环保,且具有多晶型、结构可控、高孔隙率等特性,被广泛应用于二次锌锰电池的正极。
使用传统碱性电解液的电池,循环寿命短,难以实现多次循环。
近年来,含锌离子、锰离子的中性电解液的使用,提高了锌锰电池的可充性能。
在介绍二次锌锰电池原理的基础上,阐述碱性电解液和中性电解液体系对电池的影响,对锰正极添加剂、纳米材料的开发、电解液、高导电碳基复合材料应用等方面开展总结和讨论。
探讨抑制不可逆相的生成和促进反应向生成可逆相的途径,提出合理的思路,为高性能可充电锌基电池研究提供指导。
【总页数】6页(P254-259)
【作者】王江林;周丽;代少振;刘孝伟;黄思淼
【作者单位】超威电源集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.从废旧锌锰电池中回收锌和锰的工艺研究
2.废锌锰干电池中锌及锰的回收利用研究进展
3.废旧锌锰电池中锰和锌在硫酸/草酸溶液中的浸出行为
4.水系锌离子二次电池正极锰基化合物研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镍锌电池存在的问题及研究进展调查报告
镍锌电池存在的问题及研究进展调查报告摘要：本文先简单介绍了镍锌电池的发展历程。
然后重点介绍了镍锌电池在发展工程中所存在的具体问题和研究难点，最后总结了了世界上对于镍锌电池研究的新进展，并从镍电极、锌电极、隔膜、电解液、其它技术等五个方面分别介绍了研究进展，最后进行了总结。
关键词：镍锌电池镍电极隔膜从人类第一次接触电能到现在，人类的生活已经离不开电能了。
而电池作为电能的储存和供给装置广泛应用于各行各业。
电池是电网离线的电能储存及供给装置，对人类的生活已经不可缺少了。
如何让电池拥有更高的比能量以及更好的性能一直是世界研究的重点，而镍锌电池逐渐吸引了世界研究人员的眼球。
镍锌电池自20世纪初，由俄罗斯人Michaelowski 提出，到了20 世纪30 年代逐渐形成了产品。
但是，由于其性能居于锌- 氧化银电池和镉镍电池之间，长期以来一直未能引起人们足够重视。
20世纪70年代，由于石油危机的出现以及环境污染的加剧，锌镍电池因其体积小、质量轻、比能量高、功率特性好、无污染等众多因素，而被重新提起。
常见几种电池与镍锌电池的对比如表1：表1.常见几种电池与镍锌电池性能对比镍锌电池主要由镍正极、锌负极、隔膜以及电解液四部分组成。
现阶段的锌镍电池研制分碱性锌镍电池和可充锌镍电池。
碱性锌镍电池开路电压1.72 V，实际工作范围1. 6~ 1.2 V, 高压部分放电电压平稳, 适用于高压部分需大电流放电的用电器具。
可充锌镍电池工作电压高( 1. 65 V)，比能量高( > 50 W h/kg), 高倍率放电性能好，无记忆效应，无污染，价格便宜，主要应用于电动自行车、助动车、摩托车、电动汽车中。
但镍锌电池现阶段依然存在许多问题。
1.镍锌电池的主要问题1.1 锌电极的枝晶和变形放电时,锌电极生成氧化锌、氢氧化锌, 这些产物大量溶解于强碱电解液中; 充电时，由于产物的溶解性，大部分的锌酸盐不沉积在多孔的锌电极，而沉积在电解液的周围和隔膜中,这就使锌电极的传质过程产生了困难，并在电极的外部表面和某些点上形成枝状沉积物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二次碱性电池锌电极的研究进展郎俊山付强(中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉430064)摘要：介绍了二次碱性电池锌电极近年来的研究进展，综述了现有的制备手段和电化学性能改进研究状况，指出锌电极现存的变形、枝晶生长、自腐蚀及钝化等主要问题，并展望了其未来的应用领域。
关键词：二次碱性电池锌电极电化学性能中图分类号：TM912.2 文献标识码：A文章编号：1003-4862 (2010) 07-0047-04 Development of Zinc Electrodes for Secondary Akaline BatteriesLang Junshan，Fu Qiang(Wuhan Marine Electric Propulsion Research Institute, CSIC, Wuhan, 430064, China)Abstract:This paper introduce reseach and development of the zinc electrodes for secondary zinc electrodes. It summarizes the way to prepare the zinc electrodes and the research on the improvement of the electrochemistry performance, and indicates the major problems, such as deformation, dendrite growth, self-corrosion and passivation. It also prospects its application fields.Key words: Secondary alkaline batteries; zinc electrodes; electrochemical performance1 引言与其它碱性电池用电极相比，二次锌电极具有比能量高、价格低廉，原料来源广且对环境无害等优点。
因此，锌电极可以和很多材料组合成化学电源，广泛应用于航空、军事、能源等多个领域。
表1比较了锌电池与铅酸电池的理论/实际比能量。
由于锌电极在充放电循环过程中会出现锌“形变”、锌枝晶、腐蚀及钝化等问题，造成锌电池循环寿命低，在很大程度上限制了锌电池的应用。
解决或减少锌电极所存在的这些问题是加快、加大锌电池商业化的关键。
本文综述近年来有关二次碱性电池锌电极的研究和开发情况。
表1 几种锌电池与铅酸电池的理论比能量与实际比能量2 锌电极的制备方法目前，市场上的锌粉大致分为雾化锌粉和电沉积锌粉两大类。
2.1 雾化法雾化锌粉是将原料锌通过熔化进入带有高温塔盘的精馏塔内使其雾化为锌蒸气并进行精馏，利用各组分的熔点和比重不同，进行除杂、提纯；然后将锌蒸气引入主冷凝器中急剧冷凝，主冷凝电池类型负极正极开路电压( V)标称电压( V)理论比能量（Wh/kg）实际比能量（Wh/kg）铅酸蓄电池Pb Pb2O 2.1 2V 175.5 30～50锌镍蓄电池Zn Ni氧化物 1.73V 1.6V 372 60银锌蓄电池Zn Ag氧化物 1.85V 1.5V 487.5 100～150锌空蓄电池Zn 环境空气 1.65V 1.5V 1350（不计O2重） 100～250收稿日期：2009-12-21作者简介：郎俊山(1983-)，男，硕士研究生，从事化学电源方面的研究工作。
47器温度较高一端引出的锌粉送至压力平衡冷凝器冷却使超细粉沉降到细粉槽，主冷凝器温度较低一端引出的锌粉经过超细分级技术进行分级，分离出各种粒度组成的锌粉。
雾化锌粉的氧化度很小，大约在0.1％以下。
视密度较大，在3.0 g/cm3以上。
添加了微量元素的雾化锌粉，可以作为碱性锌锰电池，锌镍电池和锌空电池的活性物质等。
2.2 电沉积法电沉积锌粉是将原料锌锭先溶于碱性溶液中，在辅助极板上通上电流，这时锌粉就会从溶液中沉积下来；将沉积下来的锌粉经过二次去离子水清洗后而成。
这种锌粉粒度组成更均一，视密度更小，在2.0 g/cm3以下，但由于操作流程在空气中进行，电沉积锌粉的氧化度要高些，大约在15％以下。
电沉积锌粉由于以上的特点，比表面积很大，因而其活性也较雾化锌粉更强，常作为高倍率放电电池的活性物质。
3 二次锌电极的电化学性能研究3.1 锌电极基本特性和存在的问题在碱性溶液中，锌粉的电化学活性很大，放电平稳，但热力学性质不稳定,其充电产物锌酸盐在强碱溶液中有较高的溶解度，因此锌电极容易出现变形、枝晶生长、自腐蚀及钝化等现象，使锌电池的性能受到影响，最终导致锌电池失效。
3.2 改进锌电极的手段针对锌电极出现的各种问题，电化学工作者尝试了很多方法来改进锌电极的性能，从而提高锌电池的循环寿命。
3.2.1 电极添加剂在锌电极中添加一些析氢过电位高的金属及氢氧化物后，锌电极在碱性溶液中的自放电就会明显降低，性能也随之得到改善[1]。
Shivkumar R[2]等人研究表明：在锌电极中添加3％的TiO2后，锌电极的使用寿命及高温性能均有明显提高。
这是由于TiO2降低了锌电极的电化学反应电阻及其在反应中的吸热特性所致。
夏天[3]等人研制出一种三元合金缓蚀剂。
它对锌电极具有良好的缓蚀作用，有效的降低了锌电极的自腐蚀，在降低锌电极析氢量的同时，又保证了锌电极的大功率放电特性。
玉正日[4]等人将乙炔黑和羧甲基纤维素钠（CMC）按一定比例添加到锌粉中，采用辊压法制备出多孔锌电极，并对其进行恒流放电性能测试、阳极极化测试、交流阻抗测试和扫描电镜分析。
结果表明：添加了乙炔黑和CMC混合物的多孔锌电极在75 mA/g 的放电电流密度下，其放电比容量从原来的362 mAh/g提高到了566 mAh/g；这些添加剂的加入，降低了电极的电荷迁移阻抗，而且使得锌电极表面的钝化产物变得细小，保持了电极多孔性质，延迟了锌的钝化。
并得出结论，乙炔黑和CMC的最佳用量分别为2%。
Lee[5]等人研究了氧化铅及纤维素对锌电极的腐蚀和锌枝晶的作用。
他们将氧化铅和纤维素加入锌粉，压制成锌电极，发现在碱性环境中，锌电极的缓蚀作用得到抑制。
Zheng[6]等人通过化学反应生成一种钡盐添加剂，将这种添加剂加入到二次碱性锌电极的活性物质中后发现，锌电极的电化学性能有了明显提高。
这可能是由于添加的钡离子与锌和电解液发生反应，生成了BaZn(OH)4·xH2O，加热后变成BaZnO2，改善了锌电极的放电性能。
Zhu[7]等人通过超声浸润来修改锌粉上镧覆盖层的生长。
研究发现，La2O3和ZnO组成镧覆盖层，而La元素的含量会随超声波的变化而变化。
拥有镧覆盖层的锌电极容量损失减少，循环稳定性能提高。
这可能是镧覆盖层屏蔽效应的结果。
孟宪玲[8]等人研究表明：在锌电极上覆盖一层稀土氢氧化物La(OH)3或Ce(OH)3膜，能有效抑制锌枝晶生长和腐蚀等问题。
在粉状锌电极中添加La2O3、CeO2能改变锌沉积状态，提高锌电极的充放电循环性能。
3.2.2 电解液添加剂电解液中添加的金属离子其沉积电位比锌正，从而在锌沉积前被还原作为基底，改善电极导电性。
这种基底效应使锌在集流体上形成均匀沉积，通过改善电流分布达到抑制枝晶的效果[9]。
林胜舟[10]等人在KOH(3 mol/L)溶液中，添加了十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和咳特灵(KTL)复合添加剂。
当KTL +DTAB复合添加剂(二者用量均为500×10- 6)有明显的协同效应，缓蚀效率可达90%左右，锌在KOH溶液中的缓蚀作用得到抑制。
这可能是DTAB 吸附在锌表面的静电作用使得KTL 更容易吸附在锌－DTAB表面，增强了OH-与锌的有效机械阻隔，提高缓蚀效果。
陈海宁[11]等人在碱性镀锌液中加入SiO2溶胶。
研究表明：在SiO2溶胶成分作用下得到的锌电极的微观表面平整致密，其耐腐蚀性和循环可48逆性得到提高，尤其是SiO2溶胶浓度达到150 mL/L时，锌电极的综合电化学性能提高得最为明显。
卜雪涛[12]等人对锌电极在含有表面活性剂SDBS的碱液中的电化学性能进行了分析。
研究发现在碱液中添加SDBS后，锌电极在碱液中的表面钝化得到了有效抑制，Zn阳极放电容量从40.4%提高到了56.4%。
这可能是由于电解液中的SDBS 添加剂在锌电极表面产生了吸附作用，使锌电极的放电产物变得细小均匀，在电极表面沉积变得松散多孔，有利于放电产物和反应物的溶解传质，提高了锌阳极的利用率，抑制了钝化的产生。
冯绍彬[13]等人的试验结果表明，当锌电池的电解液中添加11∶组成的NMP-1与TCX－3混合有机添加剂时，锌枝晶的生成得到有效抑制，电极上氢气的析出也有所减少，锌电极的阳极溶解过程较均一地进行，锌电极的循环寿命有所提高。
该有机添加剂对改善锌电极在电解液中的电化学行为起到积极的作用。
Yuan[14]等人通过对锌酸盐和锡离子的共沉积研究了锡离子对锌酸的电沉积作用，并讨论了抑制机理。
实验结果表明随着锡离子添加剂含量的增加，锌枝晶被显著抑制。
卜雪涛[15]等人研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(简称SDBS)和非离子表面活性剂吐温－20(简称Tween)之复配体系(简称ST)在碱性介质中对锌电极电化学性能的影响及其作用机理。
实验表明：SDBS和Tween对锌电极(负极)具有明显的协同效应，显著地抑制了锌电极的腐蚀，缓蚀效率高达83.7%。
这是由于ST在锌电极表面的吸附作用，生成的放电产物更加细小、分布更加均匀，保持了天然的孔道结构不被过早的破坏。
高鹏[16]等人研究了碱性电解液中添加三乙胺[(C2H5)3N]、二乙胺[(C2H5)2NH]及两者混合对锌电极的影响。
三乙胺与二乙胺混合，改善了锌电极的腐蚀和钝化性能，腐蚀电位负移了0.01～0.02 V，钝化过电位增加了0.05～0.08 V，且能提高可逆性，当V(KOH)∶ V[(C2H5)3N]∶V[(C2H5)2NH] =1000.50.5∶∶时，效果最好。
Vatsalarani[17]等人研究发现，由导电聚合物的静电沉积得到的锌电极，在碱性介质中的可逆性会增强。
在水溶液中，用酒石酸掺杂、通过锌上吡咯的电聚合而得到的锌电极的腐蚀也更小。
在碱性溶液中，这种聚吡咯包覆的锌电极具有高的电化学稳定性。
3.2.3 其它方法二次碱性锌电池隔膜的状况也会对锌电极的性能造成影响。
耐碱绵纸和水化纸电阻小、吸液量大、吸液速率快；能够降低锌电极的激活时间，但耐枝晶穿透能力差，易使电极短路。
接枝膜和尼龙毡等电池隔膜耐氧化能力强，但电阻较大，吸液量小，锌电极活性物质的利用率会因电解液少而降低。