锌/空气扣式电池无汞负极性能的研究

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锌/空气扣式电池是一种储能工具,是当前电池领域的新科技。它具有高能量、高容量、较长的使用寿命、平稳的放电电压、丰富易得的原材料等优点。锌/空气电池也存在锌被腐蚀的问题,传统的方法是添加汞,使锌电极腐蚀现象受到抑制。然而,随着经济的快速发展,人们的环保意识越来越强,在追求产品品质的同时还对产品提出了更严格的环保要求。因此寻求代汞缓蚀剂制作无汞锌/空气电池尤为关键。无汞锌/空气电池摒弃了汞的参与,又增加了无污染、环保的优点,因而有研究价值和意义。本文在分析和总结了前人对锌/空气电池无汞负极缓蚀剂的研究的基础上,通过极化曲线的测试,研究探讨了 4种有机添加剂(聚乙二醇200、吐温20、十六烷基三甲基溴化铵、硫脲)和2种无机添加剂(氢氧化铟、氧化锌)对锌电极的作用。得出它们在一定浓度作用下,对锌电极有一定的缓蚀作用。本文选择了几种缓蚀剂复配作为无汞锌/空气扣式电池负极基本配方,对电池进行恒流放电测试,探讨舍弃聚乙二醇200电池电量不受影响,放电电压提高;经过添加吐温20之后电池性能有所好转;硫脲的量选择0.4%对电池性能较好;减少电解液占锌膏的比例,反而电量降低。之后又对电池配方做进一步的改进:选择CARBOPOL粘结剂也使电池性能更稳定;直接增加粘结剂到电解液中,效果也不好;然后改变粘结剂的加入方式并增加其占碱液的比例,当粘结剂占锌膏比例为1.5%时,电池的放电电量也稍有提高,并且放电电压也相对平稳;最重要的是电池的漏液现象几乎没有出现。还探索了增加粘结剂的浓度之后,陈化时间对电池性能的影响,结果证明陈化步骤有必要存在。同时,对电池的制作工艺进行了改进优化,得出最佳电池制作工艺。通过电解液配制的探究,得出配制电解液的注意事项:即增加适当的加热步骤、研磨步骤,机械搅拌步骤使添加剂充分的溶解于碱液中并使其混合均匀。对球磨方法和球磨时间进行探究改进得出只湿磨1.5小时的制得的锌膏在完成电池制作的电池测试结果较好。而且在球磨后和电池完成到测试过程中,增加了陈化步骤使得电池的性能更加稳定。本文还对选用配方所做的电池进行短路测试,结果发现电池在经过一定的时间后并没有出现漏液爆壳现象,说明该配方可行。与市场销售的同等规格的锌/空气扣式电池在同等条件下进行恒流放电测试,进行数据比较,得出本文所研究负极材料的复配配方可行。最终确定了电池配方,并且解决了电池的漏液问题。
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