锌-空气蓄电池研制

锌—空气电池除了它的高比能和廉价外,还具有多种形式的特点,如锌—空原电池和更换锌极式的锌—空电池;可充电的锌—空蓄电池和锌—空燃料电池等。因此它可能获得广泛应用而引人注目,如果把空气换成纯氧,便是适合于宇宙飞行和水下工作的高能锌—氧电池。     

油田水处理缓蚀剂

根据可持续发展战略,推进绿色化学,研究开发性能良好、廉价、无毒、无害、无污染的无铬、无锌、低磷乃至无磷缓蚀剂是水处理缓蚀剂的发展方向,其中更应重点发展如臭氧、共聚物缓蚀剂等兼具阻垢、杀生功能且能生物降解的多功能缓蚀剂。     

新型锌锰干电池无汞缓蚀剂的研究

通过用椭圆偏振技术观测锌在电池电解液中的腐蚀情况，经椭圆法实验和数据拟合，得出锌表面腐蚀防护层的生长规律；用铅盐、ＺＬ－０１（有机缓蚀剂）及其混合物替代ＨｇＣｌ２装配电池，对电池性能进行检测，其性能指标接近于含汞电池。     

无汞锌锰电池的研制

为实现电池的无汞化，本文从电解质溶液入手，采用一定浓度的非水溶剂和水溶液中加入缓蚀剂的两种方法，进行自然腐蚀速度和极化曲线的测试，选择了四种配方溶液分别制成锌锰电池。并对其四种电池作了某些性能的测试，说明了所做的无汞锌锰电池的可行性．     

锌-空电池中性电解液的研究

用循环伏安法和恒电流扫描法及X射线衍射法研究了不同成份和浓度的中性电解液中的锌电极的电化学行为,并通过向中性电解液中添加季铵盐缓蚀剂,考察缓蚀剂在锌电极反应中的缓蚀作用,探讨锌电极的反应机理.试验结果发现在NH4Cl(浓度为4 mol/L)+KCI(浓度为1 mol/L)混合溶液中添加季铵盐缓蚀剂后既可抑制锌电极的阳极溶解,又可提高其析氢过电位和析氢电流密度,是有效改善锌-空电池性能的途径之一.     

锌—空电池中性电解液的研究

用循环伏安法和恒电流扫描法及X射线衍射法研究了不同成份和浓度的中性电解液中的锌电极的电化学行为，并通过向中性电解液中添加季铵盐缓蚀剂，考察缓蚀剂在锌电极反应中的缓蚀作用，探讨锌电极的反应机理。试验结果发现在NH4Cl（浓度为4mol/L) KCl(浓度为1mol/L)混合溶液中添加季铵盐缓蚀剂后既可抑制锌电极的阳极溶解，又可提高其析氢过电位和析氢电流密度，是有效改善锌-空电池性能的途径之一。     

圆柱形锌空电池的锌电极性能研究

为了提高锌空气电池的锌电极利用率，将固化胶A与保水剂B按一定质量比配比将锌粉粘结成型，按照AA型(普通5号电池)的外形尺寸组装成电池，用恒阻(10n)连续放电，截止到终止电压0.9V，放电时间达到27h，锌电极利用率达到59.9％，是同型号的普通锌锰电池规定放电时间的2倍以上，试验得到当固化胶A占锌粉的质量分数为1.5％，保水剂B占1％时，电池性能最好。     

高效能液流储能电池新体系探索研究年度报告

我国能源安全和环境污染形势严峻,需要加快可再生能源发展,必须解决高效规模储能技术才能实现稳定供电。液流电池是规模蓄电的首选电源,在电网调峰、可再生能源发电的储能等方面具有巨大的应用前景,其开发对于可再生能源高效利用具有重要的现实意义。为弥补全钒液流电池体系面临的难题,该研究致力于研发液流电池新体系。该年度研究了全铅液流电池、锌镍单液流电池、锌溴液流电池及其材料性能,初步获得了液流电池新体系的设计规律。锌镍液流电池,研究了锌电极特性、正极衰减特性和电池模拟,研制了200Ah的电池单体,组成了38 V200 Ah和38 V600 Ah电池系统,充放电能量效率分别达到79%和74%以上(约1/3C)。研究了倍率性能提升方法,80 m A/cm~2电流密度下能量效率可到80%。研究了锌溴液流电池结构和性能,验证了1 k W/2 k W·h电池系统,充放电能量效率达到75%(约20 m A/cm~2)。研究了HBF4体系全铅液流电池性能,采用亚氧化钛、Ta C等改进了正极,循环稳定性得到提高。申请了10项专利,发表了6篇文章。该研究基本完成了预期计划内容,获得了重要的阶段性结果,为后续的研究推进和成果产出打下了较好基础。     

CPI-5缓蚀剂的小鼠急性经口毒性分析

为适应油气田现场化学剂使用时QHSE发展趋势,确保油气田现场用化学助剂安全无毒无污染的性能特点,采用小白鼠毒性测试研究了现场用化学剂的毒性。通过采用灌胃的方法,研究了CPI-5缓蚀剂对小鼠的急性毒性。一次性给药后连续观察7天,检测CPI-5缓蚀剂对小鼠的急性毒性作用,包括最小致死剂量和半数致死量。实验结果表明:CPI-5缓蚀剂灌胃给小鼠的最小致死剂量约为14.9 g/kg体重,半数致死剂量约为30.45 g/kg体重,因此CPI-5缓蚀剂属于无毒或微毒的化学剂,能够适用于油气田现场推广,同时无毒无害缓蚀剂运用于现场对于改善现场操作环境和保证员工的健康具有重要的意义。     

提高碱性锌锰电池性能的新途径

本文报道了提高碱性锌锰电池性能研究工作的部分内容,包括:阴极组成、阴极环成型压力对电池性能的影响;简化并改善了生产工艺;研制的碱性Zn—MnO_2电池,通过2Ω连续放电,其比能量达到72Wh/kg。     

锌—二氧化锰薄膜干电池中高分子材料的研究

为了提高锌—二氧化锰干电池的电容量,必须要用高分子材料来代替电池中的淀粉糊料。本文考虑到薄膜的阻止性和保液作用,选择了热塑性的并经改性的水溶性树脂作为电池隔离层的材料,提出一次热塑成膜工艺,确定了隔离层的组成,并对隔离层的力学和物理性能与干电池的电气性能和贮存性能的关系进行了初步探讨。     

离子液体型表面活性剂2mim］Br缓蚀性能研究

为了研究新型绿色有机代汞缓蚀剂,以N-甲基咪唑和1-溴代十二烷为原料,合成了溴化1-甲基-3-十二烷基咪唑([C12mim]Br)离子液体型表面活性剂,采用电化学方法和失重法研究了[C12mim]Br在酸性锌锰电池电解液中对锌的缓蚀及吸附作用。结果表明,缓蚀效率随着[C12mim]Br浓度的增加而增大,当[C12mim]Br浓度达到8×10-3 mol/L时,缓蚀效率趋于稳定。极化曲线表明,[C12mim]Br属于混合型缓蚀剂。热力学参数表明,[C12mim]Br能自发吸附在锌表面形成单分子吸附层,吸附曲线符合Langmuir吸附等温模型,且兼有物理和化学2种吸附机制。     

电纺纤维基材料在水系锌离子电池中的应用

水系锌离子电池因其成本低、理论能量密度高和本征安全等,在储能电站、柔性可穿戴电池等领域极具发展潜质.静电纺丝技术可以实现锌离子电池相关材料在纳微米尺度上的掺杂、复合和结构设计,实现其在宏观性能上提高,抑制/减缓锌离子电池中枝晶生长、结构坍塌和析氢/氧等问题.因此,静电纺丝纤维基材料具有组分可调控性广、柔性自支撑能力强和规模化生产能力好等特点,使其在水系锌离子电池中得到广泛的研究和应用.根据静电纺丝技术特点和水系锌离子电池的储能特性,总结分析了静电纺丝纤维基材料在电极活性材料和电极隔膜中的研究进展,并对静电纺丝技术在水系锌离子电池中存在的问题和发展方向进行评述.     

锌镍电池、羟基氧化镍及电极添加剂

简要介绍了锌镍电池的构造和工作原理．以及羟基氧化镍正极材料的制备方法；讨论了锌镍电池正极添加剂、负极添加剂的种类、怍用机制及其对电池性能的影响；扼要阐述了锌镍电池存在的主要问题及研究发展方向。     

三元氧化物基的染料敏化太阳能电池

采用简单的水热法合成粒径均一的三元氧化物锡酸锌纳米晶,并将其用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料,首次以有机染料D131为敏化剂在标准光照条件下(光强为100 mW/cm2, AM 1.5)研究其光电性能,并与N719敏化剂作比较,结果显示以有机染料D131为敏化剂的电池光电性能较N719好,其光电转化效率达到2.18%. 进一步,研究了电解质中四-叔丁基吡啶(TBP)浓度对电池的光电性能的影响,在锡酸锌纳米晶为电极的电池中,TBP起抑制作用,这与已报道的TBP浓度对TiO2电极电池的影响不同.     

聚合物膜对锌空气电池空气扩散电极性能的影响

为了研究聚合物膜对空气扩散电极性能的影响，采用辊压法制备出空气扩散电极，并将选用的两种聚合物溶液涂覆于空气扩散电极的透气层，测试了空气扩散电极对氧气和水蒸气的选择性、吸水和失水性能以及用各种空气电极制作的锌空气电池的放电性能．研究结果表明，涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液的空气扩散电极对氧气和水蒸气的分离系数达到2.11；由涂覆一层聚二甲基硅氧烷膜透气层制成的空气扩散电极所装配的AA型锌空气电池不论在干燥环境和在潮湿环境中，都大大提高了电池的放电容量，锌电极的利用率明显提高．     

非循环Zn－Br电池的性能参数及分析

本电池为水平放置，溴极位于电池底部，锌极与之平行位于上部。以１．５Ａ／ｄｍ２或５．２Ａ电流充电１２小时并以同样电流放电至零伏，电池的库仑效率、能量效率、容量及比能量分别为８２％、５６％、７２Ｗ·ｈ。４２Ｗ·ｈ／ｋｇ或５４Ｗ·ｈ／Ｌ．     

CaSn(OH)_6的结构及其在锌镍电池中的应用

为了改善锌负极的循环性能,采用共沉淀法合成CaSn(OH)6,并将其作为锌镍电池的负极添加剂,研究其对锌负极电化学性能的影响。研究结果表明:通过共沉淀方法合成的CaSn(OH)6粒度分布均匀,平均粒径在1μm左右,并且具有较高的纯度;添加CaSn(OH)6的锌负极在循环过程中游离出了Ca(OH)2和金属锡等有益物质,并进一步与ZnO反应生成锌酸钙,降低了锌负极活性物质在电解液中的溶解性,从而显著提高了锌电极的循环性能;以CaSn(OH)6与ZnO的混合物为负极活性物质的模拟锌镍电池具有较高的放电平台和优良的循环性能,经过50次循环后,电池放电容量保持为起始容量的72.6%。     

空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响

为了研究空气扩散电极的结构对扣式锌空气电池性能的影响,采用辊压法制作了单层膜、三层膜和两种不同结构的双层膜分别作为扣式锌空气电池的空气电极;测试了空气电极的透气性、极化曲线;并测试了用各种膜电极制作的扣式锌空气电池的放电性能.研究结果表明,单层膜空气电极的透气性能最好,在相同的极化电位下的极化电流密度最大;三层膜空气电极防漏液性能相对最好;催化层与透气层直接接触的双层膜电极由于具有较好的透气性、放电电流密度较高、防漏性能好并延长了电极使用寿命,因而由其装配所得的扣式锌空气电池具有最长的放电时间和最高的平均工作电压.     

一种微型锌/空气电池的开发

针对微型自治系统的应用要求,提出了一种具有层状锌电极/碱性电解液/空气阴极结构的微型平板锌空气电池.设计了一种具有高密度微小柱体结构的三维锌电极来获得高空隙率,从而提供最佳的性能.针对所开发的微型电池,根据锌在电解液中的电化学反应原理和电池中的传质过程,综合考虑了质量和电荷守恒定律、液相中的欧姆定律、固相中的电流传输(Buter-Volmer方程),以及锌分解的析出/分解速率和动力学速率,建立了理论模型,在此基础上模拟并讨论了微型电池的性能.采用四掩模工艺制造了原型微型电池.初步试验结果表明,这种微型电池能够提供的最大功率为5 mW,在2 h内可以稳定提供的平均功率为100ìW.尽管这种微型电池的制造工艺仍然有待进一步优化,但是初步的试验结果已经表明,电池的结构设计和计算机建模结果是令人满意的,这种锌空气电池的概念用于微型自治系统是可行的.