基于纳米线结构的银氧化物电极性能研究

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氧化银电池是指以氧化银电极为正极,锌、铝、镁、锂等金属为负极的电池,该类电池具有比容量高、输出功率高、放电平稳和安全可靠等优点,广泛应用于航空航天、航海和医疗等领域,特别是在军事领域更是展现出独特的性能优势。随着武器装备水平的日益提高,对氧化银电池的电化学性能提出了更高的要求。氧化银电极作为电池的重要组成部分,其性能的提高对电池性能的提升具有重要的意义。目前,氧化银电极多以微米级银粉末为活性物质,其利用率约为70%。较低的活性物质利用率,制约了氧化银电池性能的提高。银纳米线具有特殊的纳米效应及低电阻、高比表面积等优异的理化性能,将其用作氧化银电极的活性物质,可有效提高氧化银电池的电化学性能。论文的主要工作如下:为研究银纳米线组成、形貌和结构对电极电化学性能的影响,论文采用多元醇法合成不同长径比银纳米线。从银纳米线生长机制出发,研究了合成温度、Ag NO3与PVP摩尔比和控制剂等因素对银纳米线长径比的影响,并分别以Cu Cl2、Fe Cl3、Na Cl&KBr为控制剂合成了长径比为359、398和618的三种银纳米线。在此基础上,研究了清洗溶剂、温度和清洗次数对银纳米线提纯效果的影响。论文以不同长径比银纳米线制备三种电极,系统研究了电极的制备工艺及其电化学性能。在研究极耳绕线方式、电解液浓度、充电制度等制备及测试方法的基础上,重点研究了模压压力和烧成温度对三种银纳米线电极放电性能的影响,并分析了银纳米线电极的放电过程。研究表明,银纳米线电极极耳绕线方式为四圈绕线,电解液浓度为40%(质量分数),采用两阶段充电,过充量为30%时,电极能够达到较好的放电性能。尤其是在不同的模压压力和烧成温度下,以长径比为398的银纳米线制备的电极放电比容量可达420m A·h/g,活性物质利用率可达85%,较常规微米银粉电极活性物质利用率提升10%以上,具有较好的放电性能。以五元合金铝板为负极,活性物质长径比为398的银纳米线电极为正极装配成铝银电池,初步探究了电极间距、电解液添加剂以及放电电流密度对铝银电池性能的影响。结果表明,将基于银纳米线结构的电极应用于铝银电池能够有效提高电池的电化学性能,具有较好的应用前景。
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