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．     

构建银纳米颗粒修饰的四氧化三钴电极用于高性能复合锌电池（英文）

复合锌电池将过渡金属氧化物和氧气的氧化还原反应整合到一个电池中,可以同时实现高能量效率和高能量密度,是一种极具发展前景的电化学系统.然而,正极通常面临活性物质容量利用率低以及氧还原和析出反应活性差的问题.通过构建一种新型具有银纳米粒子修饰的四氧化三钴电极,得益于银纳米颗粒与四氧化三钴纳米线之间的协同作用,导电性得到了改善,形貌得到了有效的优化.使用该电极,复合锌电池可实现在1.85至1.75、1.6、1.55和1.3 V的电压范围内五级平稳放电,在1 mA·cm~(-2)时具有18%的高活性材料利用率和0.69 V的低电压差;而且,可以稳定运行500个充放电循环,在10 mA·cm~(-2)时电压差仅增加0.03 V.这为超高性能复合锌电池提供了一种兼具高活性材料利用率和高氧电催化活性的新型电极.     

不同空气阴极表面结构之锌-空气燃料电池性能

本论文主要针对锌-空气燃料电池之空气阴极表面结构进行改善.锌-空气燃料电池主要以氢氧化钾为电解液,利用不同空气电极表面结构进行空气阴极性能与寿命研究.实验中进行了开回路电压性能测试与定电流放电测试,并讨论其两者电压-电流性能及功率密度差异,比较不同表面结构阴极的对电解液的抗蚀能力,针对放电完的电池电极进行材料分析.由实验结果得知,如此类似保护膜功用之电极表面结构在电池反应时,能够减少电解液本身以及阳极金属氧化物对空气电极表面的影响,提供较长时间稳定电流输出,大大地提升锌-空气燃料电池空气电极之使用寿命.     

碱性介质中空气电极性能改进的研究

考察了在空气电极的催化层中添加稀土氧化物La2O3对催化剂存在形态、空气电极性能的影响;并在碱性介质中以锌为负极组成碱性一次锌-空电池,考察了电池的放电性能.实验结果表明,La2O3作为空气层的添加剂可以提高催化剂对氧气还原的催化活性.在碱性介质中,La2O3是对空气电极具有较理想的助催化效果的添加剂.     

FeSalen/APO-5修饰电极的制备及其电催化氧还原的研究

以负载FeSalen(Salen=N,N-双水杨醛缩乙二胺)配合物的APO-5磷铝分子筛复合材料(FeSalen/APO-5)做电极的修饰主剂,聚苯乙烯(PS)为粘结剂,采用物理吸附法在玻碳电极(GCE)表面形成涂层,制备获得FeSalen修饰的玻碳电极(PS/FeSalen/APO-5/GCE)。采用循环伏安法(CV)研究了此修饰电极在不同pH电解液中的电化学性质及其对氧还原反应的电催化作用。结果表明,氧气的电催化还原峰电流随扫描速率的增大而增强,峰电位随扫描速率的增大而负移,ipc~v1/2和Epc~lnv均呈线性关系,并发现此修饰电极能有效地催化分子氧的四电子还原反应,推断其机理属于ECE催化过程。     

以空气为原料的电化学提取氧研究

研究了一种以空气为原料的电化学氧提取方法 .该氧提取分离系统以泡花镍为阳极 ,碳 -聚四氟乙烯空气电极为阴极 ,KOH溶液为电解液 .利用常规的滴定分析方法测定了电解液中各种离子的浓度 ,并利用气相色谱测定了电解气中的氧气纯度 (体积分数 ) .实验结果表明 ,生产每公斤氧气的耗电量为 1.5 6～ 1.86kW·h ,电解气中的氧气含量 (体积分数 )可达 99.8%以上 ,反应主要以阴极消耗空气中的氧气生成OH- 和HO- 2 ,阳极OH- 和HO- 2 又结合放出纯氧气为主     

我院十五项科技成果获奖

1984年,我院有十三项科研获中国船舶工业总公司科技成果奖,还有两项科研获黑龙江省科技成果奖。它们是“上游Ⅱ号(固)导弹被动式雷达导引头”、“鱼雷用万瓦级锌氧电池系统”、“鱼雷用万瓦级锌氧电池自动调节供氧系统”、“锌氧电池氧电极”、“锌氧电池锌电极”、“7103艇用转速表”、“燃气轮机组合式三级进气滤清器     

一种金属复合氧化物为催化剂的空气电极的研究

以一种金属复合氧化物为催化剂,以活性炭为载体,制备了空气电极.采用三电极体系测试了空气电极的阴极稳态极化曲线和200 mA/cm2电流密度下连续放电曲线.结果表明,在ω(NaOH)=30%的溶液、300 mA/cm2电流密度下,氧还原的过电位仅0.180 V;200 mA/cm2的电流密度下放电,寿命可长达6 000多小时.用此种空气电极作为阴极,可以大幅度提高锌-空气电池和铝-空气电池的电压.     

全钒液流电池正极和负极材料的处理方法

为了获得大反应电流,全钒氧化还原液流电池使用聚丙烯腈基碳毡为电极活性材料.在空气中热处理碳毡可以增加其表面含氧官能团浓度,改善碳毡的亲水性,降低反应过电位.实验表明:电池的过电位主要由正极反应造成;热处理正极碳毡可以大大降低电池极化内阻,负极碳毡热处理后降低了析氢过电位,从而降低了电池的电流效率;正极使用热处理后的碳毡,负极使用未经处理的原毡,可以获得更好的电池能量效率.     

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.     

压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究

采用锑碳复合材料作为负极活性材料组装纽扣锂离子电池，对其进行准静态平板和接触(钢球)挤压加载实验，研究其在载荷作用下的电化学循环稳定性、电极表面裂纹及其失效。结果表明，在0～960 N的范围内，接触压缩载荷和准静态平板载荷均会对电池容量造成损伤，随着载荷增大，电极表面裂纹越大，活性材料剥落越多，导致可逆容量损失越大。接触压缩载荷作用后，电池外壳出现凹陷，电极表面形成较大裂纹，导致电池可逆容量大幅度下降，循环稳定性差；准静态平板载荷作用后，电池可逆容量损失较小，循环稳定性没有明显变化，归因于电池外壳的保护作用。该研究为锑碳负极材料在压缩载荷作用下的失效提供了参考。     

壳聚糖衍生的碳膜用于水系锌电池锌阳极的保护层

水系锌电池(ZBs)具有成本低、安全性高等优点，被认为是最有前景的储能装置。然而，在放电和充电的过程中，负极上的异常生长的锌枝晶导致其较差的循环稳定性和低库伦效率低。壳聚糖是一种天然的富含氮和碳的氨基多糖。当高温烧结时，形成的碳膜具有优异的导电性和石墨化程度，碳膜可以增强锌离子均匀沉积的性能。本文以壳聚糖为原料，通过烧结制备了一种碳膜，并将其作为水系锌电池电极的保护层材料。结果表明，当采用800°C的烧结温度时，样品可以保持更光滑的表面，组装的电池在0.25 mA·cm?2的电流密度下可以循环使用达到700 h左右，远大于没有碳膜保护层的同类电池。     

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.     

锌–空气电池抑制阳极钝化的研究进展

锌–空气电池凭借其高能量密度、电极材料资源丰富、生产成本低、储存寿命长、绿色环保无污染等优点而被广泛研究，但由于锌阳极在循环过程中存在锌枝晶生长、钝化等问题，导致锌–空气电池的实际能量密度低于理论容量密度，严重制约了其发展与应用。本文根据锌–空气电池的锌阳极工作原理和钝化机理，从电解液优化、锌阳极结构设计和表面改性等方面分析提出解决锌阳极钝化的措施，并提出了关于这些问题未来的研究方向，最后对锌–空气电池的未来发展做出展望。     

气体多孔电极反应微观机理及宏观现象的研究

提出多孔电极研究的新思路、新方法，探索电极反应的微观机理及宏观现象，试图为制造高效多孔电极提供理论参考。通过锌空气电池实验对比了立式多孔碳电极相对于传统多孔碳电极在放电中的优点。通过实验观察了三相界面的形成形态随时间变化的3个宏观过程，根据3个宏观过程对应的电化学过程定义了电极反应中所形成的2种有代表性的三相界面。分析了电解液在多孔电极中运动的微观机理并得出理想突变界面是气体电极的最佳工作状态的结论。     

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。     

锂-氧气电池氧电极催化的研究进展

锂-氧气电池由于具有极高的理论比能量而受到广泛关注,被认为是最具发展前景的下一代高比能二次电池体系.然而,其复杂的反应历程及迟滞的多相反应动力学使其充放电过程的极化严重,造成能量效率低下、倍率性能和循环性能较差等诸多问题,制约了其商业化应用进程.催化是改善反应动力学的关键,因此,氧电极催化剂的设计与开发成为锂-氧气电池的核心问题和研究重点.结合本课题组在这一体系的系统性研究工作,本文综述了近几年来锂-氧气电池氧电极催化的研究进展,分析了各类氧电极催化剂的优缺点,并展望了未来氧电极催化剂的研究方向.     

扣式空气电池气相扩散理论分析

建立了扣式空气电池气相扩散的数学模拟空间和计算方法。表明氧在防水层扩散系数是保证足够大氧覆盖和浓度分布均一性的首要影响因素,然后考虑电极凹度和气孔半径对气相扩散影响,才有可能获得最大表面氧浓度和最好的极化性能。本文中提供理论计算方法对扣式空气电池的设计具有实用意义。     

锂-空气电池研究进展

 锂-空气电池是通过金属锂与空气中的O₂反应产生电能,它的理论比容量高达3828mAh/g,在电动汽车等领域展现出重要的应用前景。本文综述了近年来锂-空气电池领域的最新研究进展,对有机体系、有机-水混合体系与固态体系三类锂-空气电池的结构与原理进行了分析。总结了有机体系的多孔碳空气电极、催化剂、电解液等方面的研究工作。多孔碳的孔容是决定空气电极比容量最重要的结构参数,具有高孔容的多孔碳可以为放电过程中生成的氧化锂提供更多的储存空间,从而表现出高的比容量,多孔碳的比表面积与平均孔径对比容量也有重要的影响;合适的电催化剂可以有效的降低氧还原反应与析氧反应的过电压,从而提高能量效率;具有高极性、低黏度、低吸湿性、高溶解氧的电解液有利于改善电池的相关性能。总结了有机-水混合体系的隔膜、电解液等方面的研究工作。对有机相与水相电解液均具有良好抗化学腐蚀性的超级锂离子导通玻璃膜是目前有机-水混合体系研究的关键。总结了固态体系最新的研究进展。此外,展望了锂-空气电池领域今后的发展方向。     

聚四氨基酞菁钴对氧还原的电催化性质

研究了聚四氨基酞菁钴修饰电极(p-CoTAPc／GC)催化氧还原反应的性质，用电聚合法在玻碳电极上制备p-p-CoTAPc／GC，并用循环伏安法研究其对氧还原催化的性质，结果表明：氧气的浓度及扫速对催化存在影响，随着氧气浓度的增加催化反应速度加快。