鋅-銀貯備電池用正極材料和納米銀的制備與表征.pdf

1、鋅/銀貯備電池以高比能量、高比功率、優(yōu)良的低溫特性和穩(wěn)定可靠的放電性能使其在眾多領(lǐng)域，尤其是在軍工器械領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為保證鋅/銀貯備電池正負(fù)極活性物質(zhì)的高活性，鋅負(fù)極有化成式鋅負(fù)極和電沉積鋅負(fù)極，正極有化成式過氧化銀正極和壓成式過氧化銀正極兩種。鋅負(fù)極的放電產(chǎn)物是氧化鋅，放電過程中鋅負(fù)極的導(dǎo)電性逐漸變差，雖然大電流放電過程中電解液的溫度升高，可以部分減緩這種導(dǎo)電性變差的的負(fù)面影響，但為保證鋅負(fù)極在大電流放電過程中的穩(wěn)定性，往往在鋅負(fù)

2、極中加入惰性導(dǎo)電性鋅粉或其它導(dǎo)電性金屬粉末。若將化成式過氧化銀正極應(yīng)用于鋅/銀貯備電池，則需經(jīng)洗滌干燥過程，而這樣會(huì)使化成過程中所生成的過氧化銀部分分解而降低正極容量，所以，開發(fā)高純度、高活性、高穩(wěn)定性電池級(jí)過氧化銀，對(duì)開發(fā)新型鋅/銀貯備電池顯得尤為重要。
　　本論文針對(duì)鋅/銀貯備電池用高純度過氧化銀和導(dǎo)電性納米銀粉兩個(gè)方面展開工作。(1)改進(jìn)一種適合于鋅/銀貯備電池用高純度過氧化銀的制備工藝。利用在盡可能低的pH值下過二硫酸鉀的

3、氧化性較強(qiáng)的特點(diǎn)，首先將過二硫酸鉀溶液與硝酸銀溶液快速混合，爾后再加入化學(xué)平衡移動(dòng)劑氫氧化鉀或稱為pH調(diào)節(jié)劑。該工藝避免了一價(jià)氧化銀或氫氧化銀與過二硫酸根離子之間的固液反應(yīng)，增大了銀離子與過二硫酸根離子之間的液液反應(yīng)，提高了最終產(chǎn)品過氧化銀的純度。并對(duì)工藝的影響因素進(jìn)行了認(rèn)真地探討。(2)對(duì)納米級(jí)金屬銀粉的制備工藝進(jìn)行了較為詳細(xì)的探討。(3)探討了摻雜納米銀粉后鋰電池正極和鋅/鎳電池鋅負(fù)極的放電形為。(4)利用SEM、TGA、XRD、實(shí)

4、驗(yàn)電池放電等測(cè)試技術(shù)對(duì)所制備的過氧化銀和納米銀粉的性能進(jìn)行了表征。具體結(jié)果如下:
　　(1)將一定濃度的硝酸銀溶液升溫至40℃，高速攪拌下，將體積兩倍于硝酸銀溶液，濃度為0.10mol/L的過二硫酸鉀溶液快速滴加到硝酸銀溶液中，得到灰黑色混合液。高速攪拌下用濃度為0.60mol/L的氫氧化鉀溶液，加入到上述灰黑色混合液，控制溶液的pH在11.0-12.0之間。維持反應(yīng)在20分鐘內(nèi)完成，得到黑色混合液。將黑色混合液抽濾、去離子水洗滌

5、三遍得到過氧化銀濕粉，在60℃下真空干燥5小時(shí)，得到粒徑為微米級(jí)、顆粒形貌呈棒狀，粒度分布均勻、熱穩(wěn)定性好的過氧化銀，碘量法分析其含量接近100％。
　　(2)常溫下將一定濃度的硝酸銀溶液中加入適量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或吐溫20分散劑，用濃度為0.32mol/L的氫氧化鉀滴加到硝酸銀溶液中，得到紅棕色氧化銀溶膠，分別用30％過氧化氫、0.32mol/L葡萄糖、0.32mol/L的硼氫化鉀為還原劑，將上述氧化銀溶膠還原，分別制得

6、顆粒形貌呈雪花狀、球狀和片狀，粒徑為50-100nm的納米級(jí)銀粉。分散劑對(duì)所制銀粉顆粒形貌沒有影響，對(duì)粒徑有一定的影響，用吐溫20所得銀粉粒徑相對(duì)較小一些。還原劑對(duì)納米銀粉的形貌影響較大。
　　(3)將制備出的納米銀粉摻雜到鋰電池正極材料中，正極的放電比容量明顯增高。使用不同的摻雜方式添加銀粉，所得正極的放電比容量不同。將銀粉摻雜到正極材料前驅(qū)體中，電極的放電容量高于銀粉直接加到正極材料中的放電容量。
　　(4)將制備出的納