论文部分内容阅读
本文针对目前锌空气电池负极所存在的自腐蚀、钝化等问题,应用析氢、极化、弱极化区数据拟合、表面张力、放电和SEM等测试方法,研究了锌电极主要制备工艺参数,以及阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和非离子表面活性剂吐温-20（Tween-20）之单一及复配体系（ST）作为电解液添加剂对锌电极电化学性能的影响,制备出了具有高放电容量和活性物质利用率的锌电极,为改善锌电极性能提供了技术途径。 实验结果表明:采用粒径均匀的针状锌粉、PTFE（8wt%）+CMC-Na（2wt%）混合粘接剂、镀镍铜网型集流体、250KN成型压力等参数制备的锌电极,以1mm正负极间距组装的锌空气电池,在室温25℃、60%相对湿度下放电,锌电极活性物质利用率从30.27%提高到了40.4%。分析认为,针状锌粉可增加锌膏的强度,且制备出的锌电极孔隙相对较多:锌粉粒径主要是影响电池放电低压段容量:憎水性PTFE和亲水性CMC-Na两种粘接剂混合使用可同时提高锌电极的粘接强度和润湿性:镀镍铜网型集流体具有良好的导电性和抗腐蚀性能;在250KN成型压力下制备出的锌电极不仅具有足够的机械强度,并且锌粉颗粒的原始形状也得以保持;1mm的正负极间距既保证电极有膨胀的余地,又使两极间电子传递的阻力不致过大;放电温度和湿度会影响电解液的电导率,但变化幅度并不是很大。 阴离子表面活性剂SDBS通过吸附作用使锌电极在放电过程中的表面结构得到改善,同时抑制了锌腐蚀和钝化过程,锌电极放电容量得以提高,在SDBS最佳添加量4g·L-1时,此体系的缓蚀效率高达84.84%,活性物质利用率从40.4%提高至56.4%。非离子表面活性剂Tween-20虽有活化阳极的效果,但对锌电极腐蚀和钝化过程的抑制及放电容量的提高无明显作用。锌电极在复配电解液体系ST中具有比单一添加SDBS或Tween-20更高的放电容量,在最佳复配添加量(0.001g·L-1Tween-20+0.4g·L-1SDBS)时,活性物质利用率显著提高至80.7%,缓蚀效率达到83.26%,与单一SDBS体系较为接近。SDBS和Tween-20具有明显的协同作用,少量Tween-20的加入使SDBS在电极表面的饱和吸附浓度从4g·L-1降至0.4g·L-1,吸附分布更加均匀,从而可有效的抑制锌电极的腐蚀,达到延迟钝化的效果。