基于鋅空氣電池的電極容量及高溫性能研究.pdf

1、鋅空氣電池因其能量密度高、價格低廉、安全無污染等特點受到越來越多的關注，鋅電極的放電容量是決定鋅空氣電池作為動力電源續(xù)航里程的重要因素。本文主要致力于提高鋅電極連續(xù)一次性放電的放電容量和鋅電極經過不同環(huán)境處理的放電容量，從而分析鋅電極在不同工作環(huán)境下的反應機理，并找出鋅電極的最佳工作狀態(tài)。根據鋅空氣電池放電發(fā)熱這一現象，實驗得出電池最佳工作溫度，并從理論角度分析這一現象的原因。進而在提高鋅電極放電容量的基礎下，探討了鋅空氣電池未來產業(yè)化

2、發(fā)展模式。
　　本文的主要工作包括：第一，在不增加碳電極面積的前提下，通過改變鋅電極的放電模式、更換放電過程中的電解液、摻混（碎海綿、電解鋅）等方法提高鋅電極的放電容量。第二，研究不同實驗環(huán)境下鋅電極的存放電極效率，設計實驗分別從電池存放環(huán)境、激活電流、存放時間、激活深度四個方面探究電極活化、鈍化的關系。第三，從三個零界溫度出發(fā)，探究鋅空電池高溫環(huán)境下的放電特性。第四，結合鋅空氣電池自身特點對鋅空氣電池產業(yè)化發(fā)展模式進行探討。取得

3、的主要進展和成果如下：
　　1.摻混碎海綿、間歇放電模式、定時更換電解液均可使鋅電極放電容量增加；電解鋅的摻入使單位碳電極面積下鋅電極極限厚度增加，鋅電極的極限添加量增加。結果顯示擴散是鋅電極反應的重要步驟，間歇放電模式為反應產物擴散提供時間，摻入碎海綿、定時更換電解液為反應產物擴散提供場所；純電解鋅放電因顆粒小，電子傳遞環(huán)節(jié)多，放電功率低；電解鋅與鋅粉混合，在反應過程中大顆粒的鋅粉與電解鋅逐個激化，此起彼伏，達到一種間歇模式，同

4、時電解鋅在鋅電極中起到“活性因子”和“造孔劑”的作用，提高了單位碳電極面積的鋅電極厚度。
　　2.已激活的電池，密封存放比開放空氣極存放電極效率高；激活電流越大，電極效率越低；電極效率在電池存放1周內無明顯降低，而存放1個月的電極效率僅為1周的40％；電池利用率最高的激活深度是40%。
　　3.隨著溫度的升高，鋅空氣電池工作電壓較常溫下有明顯上升，而電池的開路電壓卻呈下降趨勢，同時也因溫度升高導致失水量增加，使電池提早失效。