水分交换对锌空气电池性能的影响

为了研究水分交换对锌空气电池性能的影响,本文分别测试了锌空气电池的吸水、失水性能及其恒流放电性能。结果表明,电池的吸水与环境湿度和电池内部的湿度差值直接相关,并且电池吸水对电池性能的影响大于电池失水对电池性能的影响,而锌空气电池吸水造成正极性能的衰减,是引起电池性能下降的主要原因。     

锌空气电池关键问题与发展趋势

电化学可充的锌-空气电池具有能量密度高、水系电解液安全和成本低等特点,是电能高效转换和储存的重要技术方向,无论作为动力电池用于纯电动汽车等移动交通工具,还是用于新能源发电过程储能,都具有广阔发展前景。但正极存在电极结构设计和催化剂开发问题,负极存在抑制枝晶、控制析氢和提高锌循环性能等挑战,严重阻碍了锌空气电池的商业化进程。本文详细分析了锌-空气电池的关键科学问题,尤其是关于空气电极的催化剂、电极结构、锌枝晶等问题,结合电池性能进行详尽讨论。归纳现有研究后认为:开发新型电催化剂和空气电极,发展循环寿命长、成本低的锌负极制造技术与工艺,是锌空气电池所面临的亟需解决问题和未来的发展趋势。     

锌空气电池氧化还原催化剂的研究进展

结合近几年国内外锌空气电池阴极催化剂的研究成果,从碳材料催化剂、金属催化剂及金属化合物催化剂等方面综述了这几类催化剂研究现状,并对锌空气电池的发展进行了展望。     

聚四氟乙烯在锌-空气电池中的应用

为了改进锌－空气电池空气电极的、配方及工艺,笔者选用憎水型聚合物聚四氟乙烯作为空气电极的制膜基材和粘结剂,对其在电极中的用量及工艺参数进行了优化研究,并利用扫描电镜对电极的表观形态进行了观察,从微观结构上对电极的结构与性能关系进行了探讨。研究结果表明,所制得的空气扩散电极的电化学性能良好,由其与锌电极组装成的电池样品放电容量高达３６００mAh以上。     

可充锌空气电池关键问题研究进展

可充锌空气电池具有能量密度高、资源丰富、价格低廉、反应活性物质绿色无污染等特点,被认为是一种有巨大市场前景的新一代电池,但可充锌空气电池存在的问题严重制约了其发展和商业化进程。因此,本文综述了可充锌空气电池锌阳极枝晶生长、形变、钝化、析氢腐蚀、电解质挥发和碳酸盐沉淀5个关键科学问题的研究进展,并展望了未来关于这些关键科学问题解决的切入点,对开发高效、耐久可充锌空气电池具有重要指导意义。     

锌空气电池准中性电解液的研究

研究了锌空气电池中性、准中性电解液的主要成分,采用线性扫描伏安法考察了NH4Cl、ZnCl2、KCl及它们的混合溶液对锌电极电化学性能的影响,并组装电池恒流放电测试。结果表明,对于低电流密度放电要求的准中性锌空气电池采用NH4Cl作为主体电解质的锌电极性能相对较好;在NH4Cl溶液中添加KCl,有利于改善溶液导电性,提高放电电压和延长放电时间。最佳溶液配比为4 mol/L NH4Cl＋2 mol/L KCl。     

锌-空气电池Co-PPy-C复合催化剂的电化学性能研究

采用化学氧化聚合法合成了以碳为载体的钴-聚吡咯(PPy)配合物Co-PPy-C,作为气体扩散电极的氧还原催化剂。利用极化曲线、交流阻抗、计时电流等电化学方法测试了其在碱性介质中(6 mol/L KOH)氧气气氛条件下氧还原的催化性能。电极电位在-0.20 V vs.Hg/HgO时,催化剂电流密度达到158 mA/cm2,显示出优越的氧还原电催化性能;采取催化层/集流体/气体扩散层的排布方式,以纯锌为负极,6 mol/L的KOH为电解液,将气体扩散电极与锌负极组装成锌-空气电池。电池以80 mA/cm2进行恒流放电,放电电压为1.0 V,且性能稳定。     

非贵金属双功能催化剂在锌空气电池研究进展

基于氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的锌空气电池空气阴极动力学缓慢,制约了锌空气电池的进一步发展。贵金属催化剂具有高催化活性,但成本高、稳定性差等问题限制了其进一步应用。通过开发高活性、低成本非贵金属双功能催化剂能够有效解决上述问题。本文在介绍锌空气电池的结构和性质的基础上,系统介绍了不同种类的非贵金属催化剂在锌空气电池中的研究进展,如MOF衍生的双功能催化剂、非金属双功能催化剂、过渡金属双功能催化剂等,介绍了不同种类催化剂的优缺点,并对催化剂的催化活性中心和电化学性质进行阐述。最后,进一步指出对特定催化剂金属活性位点的增加和形貌结构的调控是该领域的研究重点,并提出了锌空气电池在表征方式、性能调控和优化电池中应采取的措施。     

锌空气电池双功能阴极催化剂研究进展

可充电锌空气电池(ZAB)被认为是具有前景的储能设备之一.阴极氧还原反应和氧析出反应(ORR和OER)动力学缓慢,限制ZAB的实际应用,开发出高活性催化ORR/OER双功能阴极电催化剂尤为重要.综述了非贵金属双功能阴极电催化剂,包括无金属碳材料催化剂、过渡金属催化剂和过渡金属-氮掺杂碳材料组合催化剂,讨论几种催化剂催化...     

锌—聚苯胺二次电池的性能研究

采用较简单的方法把化学法合成的聚苯胺粉末加工成电极,构成水溶液电解质的锌—聚苯胺二次电池,对电池在各种充放电条件下的性能进行了研究,发现电池具有较高的电容量、能量密度、库仑效率和较好的循环寿命,其适宜的工作条件是电解液的pH值应保持在4左右、充放电电压应限制在0.75～1.50V,充放电电流不得超过2.0mA/cm~2。     

锌-空气电池电解液Zn2+浓度对析氢过程的影响

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn²⁺浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn²⁺浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn²⁺浓度在6 mol·L^-1 KOH溶液中达到0.4 mol·L^-1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn²⁺提供的极限扩散电流密度提高至8.9 A·cm^-2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。     

磷掺杂镍铁氮碳材料的制备及其锌空气电池应用研究

以氯化亚铁、2-(三苯基膦)溴化镍(TMP)为金属源,以甲酰胺中的氮原子、2-(三苯基膦)溴化镍中的磷原子为杂原子掺杂源,采用水热及后续高温焙烧的方法,合成了磷掺杂镍铁氮碳材料(P-NiFe-NC),构建了相比无磷掺杂的镍铁氮碳(NiFe-NC)更高活性的多孔磷掺杂镍铁氮碳材料。所制备的P-NiFe-NC材料表现出较高的氧气还原反应(ORR)活性,如在碱性介质中ORR半波电位高达0.868 V。此外,该材料组装的锌空气电池具有出色的比功率密度和优秀的循环稳定性。     

锌-空气电池电解液Zn~(2+)浓度对析氢过程的影响

水溶液体系的二次金属-空气电池通常具有安全环保的特点,但是充电过程中仍然存在析氢副反应的安全隐患。使用线性电势扫描方法、Tafel极化曲线及极限扩散电流密度参数定量分析了二次锌-空气电池体系电解液中Zn2+浓度对析氢反应过程的影响。结果表明,随着电解液中Zn2+浓度的提高,析氢过电势逐渐增大,Zn2+浓度在6mol·L?1 KOH溶液中达到0.4 mol·L?1时,析氢过电势超过2.42 V,析氢过电势比空白溶液提高1.2 V,并且Tafel极化曲线的截距超过1.5 V,析氢电势达到超高过电势范围。此外,由Zn2+提供的极限扩散电流密度提高至8.9A·cm?2,所对应的过电势提高700 mV。研究结果对于确立二次锌-空气电池极限充电范围提供定量依据,对电池安全平稳运行具有重要价值。     

不同碳导电剂对铁-空气电池性能的影响

金属-空气电池（MABs）具有成本低、环境友好、比功率和比能量高等优点,而其中的铁-空气电池（IAB）更具有资源丰富以及高比能量等特点,但IAB在充放电过程中存在的铁电极钝化、腐蚀、自放电、析氢反应以及体积变化等问题制约着其发展。考虑到在铁负极制备过程中通常使用乙炔黑作为导电与支撑活性物质的作用,为了考察其他碳材料对铁电极电化学性能的影响,分别利用乙炔黑、石墨粉和碳纳米管制备了不同的铁电极,并与Pt/C空气电极组装成相应的铁-空气电池,对这些电池进行了不同电流密度下的充放电研究并测试了放电极化曲线。结果表明,碳纳米管修饰铁负极的电池整体性能优异,表现出较高的循环稳定性、较高的充放电电压效率以及功率密度。     

锂-空气电池的高性能空气电极的性能研究

锂-空气电池是比能量最高的二次电池,已成为当今化学电源领域的研究热点。在锂-空气电池的各个组件中,空气电极的设计和制备是进一步提高锂-空气电池性能的关键。以简单的合成方法制备了一种具有高催化活性的镍酸镧（LaNiO₃）催化剂,利用Super P作为催化剂载体制备了一种新型空气电极。实验结果表明,含有LaNiO₃催化剂的锂-空气电池具有良好的充放电性能,放电电压平台为2.59 V,放电容量达到1 109 mAh·g^-1。比较了2种碳材料（Super P和GNS）作为催化剂载体的空气电极对电池充放电性能的影响,发现多孔性的空气电极结构更有利于电池性能的提高。此外,还分析了控制电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）中水含量的必要性。由Super P、LaNiO₃及水含量小于1×10^-5的电解液（1 mol·L^-1 LiTFSI/TEGDME）组装成的锂-空气电池具有良好的循环性能,循环第五圈的容量保持率为96.21%,且不出现电压平台的明显变化。     

可充锌空气电池非贵金属阴极催化剂研究进展

针对不同催化剂体系下可充锌空气电池的研究情况和发展问题进行了综述。可充锌空气电池的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)速度缓慢,限制了它们的大规模应用。目前对可充锌空气电池的研究主要集中在非贵金属阴极催化剂上,以杂原子掺杂碳材料、过渡金属氧化物以及过渡金属硫化物为代表。最后对非贵金属阴极催化剂研究提出了展望。     

水系锌离子电池锌负极的研究进展

水系锌离子电池由于其高安全性、环境友好、低成本和高能量密度而成为大规模储能应用中最有前途的系统之一。与水系锌离子电池正极材料的大量研究相比,改善锌负极电化学性能的研究仍处于起步阶段。由于枝晶生长、自腐蚀和不可逆副产物的形成,锌负极面临循环性差和库仑效率低等挑战。为了弥补水系锌离子电池中锌负极的固有缺陷,近年来已经开发了一些有效策略,如负极和电解液之间的界面修饰、锌负极的结构设计以及电解液设计。介绍了锌负极的最新研究进展,对水系锌离子电池未来的研究和发展方向进行了展望。     

添加聚乙烯醇水溶性纤维对锌银电池用辅助隔膜性能的影响

选择聚乙烯醇水溶性纤维(PVAF)作为增强剂,研究了其不同添加量对锌银电池用辅助隔膜性能的影响.实验结果表明,隔膜的干、湿强度和撕裂度随PVAF添加量的增加而提高,当PVAF添加量大于7％以后,隔膜撕裂度的增加趋势变缓.隔膜的吸碱速度随PVAF添加量的增加而有所下降,但下降幅度较小.当PVAF添加量小于5％时,辅助隔膜...