学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

泡沫银的电沉积制备及用作锌银电池负极集流体的研究

作 者: 杨进
导 师: 孙克宁
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 化学工程
关键词: 锌银电池 锌负极 集流体 泡沫银 放电性能
分类号: TM912
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 30次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


锌银电池由于具有超高的比能量及功率密度,且放电电压平稳,安全性好,作为贮备式电池大量应用于国防航天领域,如用于运载火箭,导弹发射,鱼雷潜艇,人造卫星的启动和应急电源。随着武器作战系统以及各种飞行器的日益现代化,对锌银电池的性能也提出了更高的要求。其中,锌负极是影响电池整体性能的重要因素之一,而集流体则是影响电极性能的重要因素。泡沫银具备三维多孔结构,作为集流体有望提高电极的大电流放电性能。本论文从泡沫银的制备入手,通过对聚氨酯泡沫预处理、导电化、电镀银、烧结还原等步骤,制备出了孔隙率高,结构完整的泡沫银,并将这种泡沫银用于锌负极集流体,考察了其大电流放电性能,同时研究了羧甲基纤维素钠(CMC)作为电极添加剂对电极性能的影响。首先,实验比较了两种导电处理方法,即浸涂导电胶法与磁控溅射镍法的优劣,结果发现磁控溅射镍法处理后的导电泡沫开孔率高,电阻小,集流效果更好。在此基础上,优化了泡沫银的制备工艺,得到了优化后的工艺配方:AgNO324g/L,电流密度为1.75A/dm2,温度为25℃,pH为9。并在该优化工艺的基础上制备了开孔率高,骨架粗细均匀的泡沫银。其次,用泡沫银取代传统的银网作为负极集流体,从集流体本身、活性物质、极板成型压力的角度,研究了负极的放电性能,结果发现小孔径的泡沫银集流效果更好。当用450μm孔径的泡沫银集流时,锌负极3C倍率下,放电容量达到495mAh/g,相比银网集流提高了41%,达到锌粉理论容量的60%。此外,实验比较了枝晶状电解锌粉与混合锌粉的活性,发现电解锌粉并不适合泡沫金属集流式锌负极,且尽量少的活性物质负载量有利于电极的放电。当使用羧甲基纤维素钠(CMC)作为负极添加剂时,发现CMC能一定程度上抑制负极的钝化,对于锌负极的自腐蚀则没有缓蚀作用,对于电极的容量也没有明显提高作用。实验还研究了极板成型过程中,外加压力对电极性能的影响,结果显示外加压力会恶化电极的放电性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-22
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 锌银电池概况  11-15
    1.2.1 锌银电池发展史  11-13
    1.2.2 锌银电池的结构  13-14
    1.2.3 锌银电池工作原理  14-15
  1.3 锌电极的制备方法  15
    1.3.1 电沉积式锌电极  15
    1.3.2 涂膏式锌电极  15
    1.3.3 粉末压成式锌电极  15
  1.4 锌负极的研究现状  15-17
  1.5 泡沫金属在电池中的应用及其制备技术  17-20
    1.5.1 泡沫金属在电池中的应用  17-18
    1.5.2 泡沫金属的制备技术  18-20
    1.5.3 泡沫银的研究现状  20
  1.6 课题主要研究内容  20-22
第2章 实验方法与原理  22-30
  2.1 实验材料  22-24
    2.1.1 实验药品  22-23
    2.1.2 实验仪器设备  23-24
  2.2 锌电极的制备  24
  2.3 模拟电池的制备  24-26
  2.4 样品的表征方法  26-28
    2.4.1 SEM 测试  26
    2.4.2 XRD 测试  26
    2.4.3 粒度分布测试  26-27
    2.4.4 电镀速度的测算  27
    2.4.5 泡沫银孔隙率的测算  27
    2.4.6 电镀效率的测算  27-28
  2.5 电化学性能测试  28-30
    2.5.1 交流阻抗谱测试  28
    2.5.2 极化曲线的测试  28
    2.5.3 循环伏安测试  28
    2.5.4 腐蚀性能测试  28-29
    2.5.5 恒电流放电性能  29-30
第3章 泡沫银的电沉积制备  30-47
  3.1 电沉积制备泡沫银的过程  30-33
    3.1.1 泡沫基体的预处理  30-31
    3.1.2 泡沫的导电化  31
    3.1.3 电沉积泡沫银  31-33
    3.1.4 烧结还原  33
  3.2 不同导电工艺的研究  33-35
    3.2.1 浸涂导电胶  33-34
    3.2.2 磁控溅射金属镍  34
    3.2.3 不同导电化工艺的比较  34-35
  3.3 电沉积泡沫银优化工艺研究  35-45
    3.3.1 主盐浓度的影响  35-38
    3.3.2 电流密度的影响  38-40
    3.3.3 pH 的影响  40-42
    3.3.4 温度的影响  42-43
    3.3.5 电镀时间的影响  43-45
  3.4 优化实验结果  45-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章 泡沫银为集流体的锌电极电性能研究  47-60
  4.1 集流体对锌电极性能的影响  47-51
    4.1.1 泡沫银做锌负极集流体的可行性分析  47-49
    4.1.2 不同电流密度制备的泡沫银对锌负极的放电影响  49
    4.1.3 泡沫银孔径的影响  49-51
  4.2 活性物质对锌电极放电性能的影响  51-56
    4.2.1 锌粉源对锌电极放电的影响  51-53
    4.2.2 活性物质负载量对电极放电的影响  53
    4.2.3 活性物质添加剂 CMC 对电极性能的影响  53-56
  4.3 压力的影响  56-58
  4.4 锌电极的倍率性能  58
  4.5 本章小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

相似论文

  1. 水热法制备LiFePO_4粉体及碳包覆改性与电化学性能研究,TB383.3
  2. 水热法合成FeS_2的性能研究,TM912.9
  3. 水热合成正极材料FeS_2及性能研究,TM912.9
  4. 时频域储层流体识别方法研究及应用,P631.4
  5. 添加剂对超铁电池性能影响,TM919
  6. 贮备式锌银电池锌电极电化学性能及贮存寿命的研究,TM911.14
  7. 贮备式锌—银电池氧化银电极的电化学性能研究,TM911.14
  8. 太阳能光伏照明系统充放电性能检测装置设计,TM923.4
  9. 废锂离子电池中有价金属提取研究,X705
  10. 超级电容器用沥青基活性炭微球的研究,TM53
  11. 锂离子电池正极铝集流体耐蚀性能研究,TM912.9
  12. 密封锌镍电池负极及电解液的研究,TM912
  13. 锌镍二次电池添加剂及负极活性物质的研究,TM912
  14. 添加剂对锌镍二次电池性能的影响,TM912
  15. 锌—银电池不同化成制度对银电极性能影响的研究,TM912
  16. 密封锌镍电池产业化关键问题的研究,TM912
  17. 密封锌镍电池添加剂及负极材料的制备和性能研究,TM912
  18. 锌银电池阴极片的成型方法研究,TM912
  19. 高铁酸盐的制备、表征及其在新型超铁(Ⅵ)电池中的应用研究,TM911
  20. 集流体材料铜薄膜中锂离子输运机制的第一性原理研究,O484
  21. 非计量化合物LiMn_(1-X)M_xO_(2-Y)F_Y的固相合成及其电化学性能测试,O611.3

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术(直接发电) > 蓄电池
© 2012 www.xueweilunwen.com