大功率碱性锌—锰二次电池再充性问题研究

本文概要地总结了关于碱性 MnO_2-Zn电池再充性问题研究的有关文献,用动电位扫描法,X射线衍射法和敏感电极法分析了影响塑料粘结 MnO_2-Zn二次电池在高速放电条件下再充性的重要因素。发现,MnO_2电极的稳定的物理结构,正负电极的恰当匹配和正确的充电方法是改善电池再充性能的必要条件。实验指出,一种2.4安时的实验性MnO_-Zn电池以1.6C率放电12分钟,即放至MnO_2电极单电子容量的1/3深度,当电池终止电压降至0.9伏时,电池的循环寿命为200周。     

碱性Zn—MnO_2电池爬碱和气胀及其解决途径

根据物理化学的基本原理,系统地探讨了碱性Zn—MnO_2电池爬碱和爆炸的可能机理,从而解释了科研中出现的现象,找出了解决问题的途径,指导了科研实际,进而研制出了具有防爆性能的新结构和性能优良的封口剂,很好地解决了碱性Zn—MnO_2电池爬碱和爆炸两大难题,为我国碱性Zn—MnO_2电池的发展展现了美好的前景。     

Zn／MnO2固态电池

利用Zn-蒙脱石作为固体电解质,组装成Zn/Zn-蒙脱石/MnO_2固态电池。研究了不同温度处理的电解MnO_2对电池性能的影响,发现以γ和β相共存的MnO_2具有较高的放电容量。电池的极化性能研究表明电解质的电阻所引起的欧姆极化是电池极化的主要因素。本文还初步探讨了离子在蒙脱石中的迁移机制对电池性能的影响,提出水合离子迁移的概念。     

Zn—MnO_2碱性电池中MnO_2放电反应机理的研究

本文根据化学热力学、化学动力学及晶体结构等方面的知识,从不同角度阐述Zn—MnO_2碱性电池中r—MnO_2放电反应的机理,并说明在研制LR20 Zn—MnO_2碱性电池应采取的必要措施。     

“pH—MnO_2电极电位”与MnO_2活性

<正> MnO_2是锌—锰干电池正极的活性物质,它对电池的放电容量起着决定性的作用。我国MnO_2矿源颇多,但其活性良莠不齐。长期以,来国内在电池工业中评价 MnO_2的质量均须制成实样电池进行放电实验。耗费人力和时间很多,而化学分析结果却往往又不足以作为判断之依据。基于这种情况,有必要寻找一种鉴定 MnO_2质量的简便快速、行之有效的方法,以推     

干电池生产中MnO_2的搭配

MnO_2是锌锰干电池正极的活性物质,它对电池的电性能起着决定性的作用。我国目前干电池生产使用的锰粉材料,仍以天然MnO_2为主,其化学组成及结构相当复杂,正确认识单一锰粉的电性能,评估混合锰粉的搭配效果是非常必要的,对指导干电池生产有着极其重要的意义。 本文以广西大新和靖西、福建连城、山西灵丘、湖南桂阳等地生产的天然锰粉作为研究对象,通过测定单一锰粉的理化性质、组装电池后的电性能,以及将上述锰粉按不同比例搭配制成电池后的电性能测定及分析,对天然MnO_2的搭配进行研讨和简评,     

二氧化锰物理化学性质的研究(Ⅰ)——电池级二氧化锰活性的快速测定

本文从氧化物半导体观点研究了电池级二氧化锰中氧缺位的扩散和影响扩散常数的因素。使用“恒电位二步极化”法求得与MnO_2中氧缺位扩散性质相关的特征因子“I~o”。并结合样品中MnO_2含量,定量地求得电池级二氧化锰的电化学活性,文中还给出了实验数据和对比电池的实际效分值。二者之间存在着良好的一致性。     

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。     

MnO2电极双传输线模型和交流阻抗法

MnO_2电极是由宏孔和微孔组成的多孔电极,为了描述多孔性质建立了双传输线数学模型,并给出电极阻抗和界面电位分布函数的计算方法,还设计出一种模拟电池,并通过交流阻抗实验确定了双传输线参量,讨论了MnO_2电极利用均一性同题。     

纤维态电解二氧化锰的半导体性质与电池活性的关系

本文探讨质子和电子在MnO_2晶体内部的扩散速率对MnO_2电池活性的影响。研究表明,在400℃以下不同温度加热处理的纤维态电解二氧化锰(FEMD)粉末样品均表现出n-型半导体的特征,在105—400℃的温度范围内,FEMD粉末样品的电子浓度和电子迁移率随热处理温度升高而增大。FEMD的放电反应速率在第一放电反应阶段(MnO_2—MnO_(1.75))由质子在晶体内部的扩散速率决定,在第二放电反应阶段(MnO_(1.75)—MnO_(1.5))则由电子电导决定。     

原电池发展概况

Zn-MnO_2电池仍然是主要的商品电池,提高MnO_2的质量是改进Zn-MnO_2电池质量的关键之一。锂电池是近十多年中发展起来的高能电池,其中Li-MnO_2和Li-(CF_x)_n是两个比较好的系列。固体电解质电池有许多优点,可能是今后发展的一个方向。文中也谈到了银电池、热电池、空气电池。总的趋势是向着能密度高、体积小、容量大、无污染、易贮存等方向努力。     

MnO@CoMn_2O_4/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量,但因其电导率低,以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减.碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法,二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能.以MnO_2纳米线为模板制备出MnO_2@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构,再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn_2O_4纳米线复合材料(MnO@CoMn_2O_4@N-C).ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应,产生了氮掺杂碳,提升了导电性.当作为锂离子电池阳极材料时,MnO@CoMn_2O_4/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA·h/g,并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在925.8 mA.h/g,在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA·h/g,同时具有优异的倍率循环性能.这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构,以及氮掺杂碳的包覆.     

粉体MnO2电极的循环伏安研究

用循环伏安法对粉体MnO_2(包括电解MnO_2和天然锰矿)电极在KOH水溶液中进行了研究,讨论并确定了实验条件。结果表明,电解MnO_2与天然锰矿由于结构不同,在碱性溶液中氧化还原的机理也不同;电解MnO_2→Mn_2O_3→Mn(OH)_2,而天然锰矿则一步还原成Mn(OH)_2。     

铝在氯化锌和氯化铵溶液中的阳极特性及Al/MnO_2电池放电性能

用ZnCl_2和NH_4Cl作电解质,研完了LDl—5五种铝合金Al/MnO_2电池阳极的特性。其中LD5合金的自腐蚀速率、阳极溶解析氫速率和负差效应比较小,加入添加剂[J]能降低析氢速率。装置成R_(20)干电池可获得较好的放电性能:开路电压、短路电流和负荷(5欧)电压均能达到国家干电池技术标准,5欧连放时间可达15小时,贮存一年后电池壳仍禾腐蚀穿孔,但放电容量比新电池降低大约45％。因此,用LD5合金作阳极的Al/MnO_2电池是有前途的。     

有机添加剂对碱性锌锰电池MnO_2电极性能的影响

以三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸等有机物质作为添加剂,分别添加到40%KOH电解液中时,碱性锌锰电池的MnO_2电极放电性能均能得到改善。     

电沉积MnO_2工艺因素对PbO_2-Ti/MnO_2电极性能的影响

文中研究了电沉积MnO_2工艺条件及热处理对PbO_2-Ti/MnO_2电极电催化析氧性能及寿命的影响。实验结果表明,低电流密度(0.01～0.06A/dm~2)下电沉积MnO_2得到的电极的电催化性能好、寿命长。热处理能改善电极的电催化性能,并能大大延长电极的寿命。电沉积MnO_2动力学研究、电极表面MnO_2显微组织分析、断面PbO_2与MnO_2结合状态的研究,均阐明了这种影响的微观实质。     

电解共沉积二氧化钛对电解二氧化锰充放电可逆性能的影响

用分散电镀进行TiO_2与MnO_2电解共沉积生产EMD—Ti。将以EMD—Ti为正板材料的碱性锌锰电池,在相同条件下,跟I.C.样品及未掺钛的电解二氧化锰样品对比,检测其充放电循环次数及放电累积容量,以此衡量其充放电可逆性能。实验结果表明,用EMD—Ti作为正极材料的碱性锌锰电池,充放电循环次数达92次,未掺钛样品为58次,I.C.No.1样品为57次,说明电解共沉积TiO_2可以改善MnO_2的充放电可逆性能。     

金属掺杂离子对化学NrO_2的放电性能的影响(Ⅱ)

在相同的条件下,以碱金属和碱土金属的氯酸盐氧化Mn~(2+),对如此得到的合成MnO_2进行结构及放电性能的研究。结果表明,它们都属γ—MnO_2,且放电性能与相应的氧化剂中金属阳离子半径变化有一定关系,并从MnO_2的晶体结构方面作出了理论上的解释。     

MnO_2/ACP复合碳纸电极材料的制备及其在超级电容器上的应用

采用重铬酸钾洗液处理普通碳纸(CP)改性其表面拓扑结构,得到改性碳纸(ACP);并通过电化学沉积法将MnO_2富集在改性碳纸(ACP)表面得到MnO_2/ACP复合碳纸,复合碳纸MnO_2/ACP具有高达746 m F/cm2的分布电容,这个结果主要来源于复合碳纸表面特殊结构:增大的比表面积和改良的电导率。即我们首次报道了一种用于构筑高效超级电容器的新型MnO_2/ACP复合碳纸电极材料。     

钠离子电池正极材料β-NaMnO_2的容量衰减机制

Na MnO_2理论容量高、制备简单,是一种极具应用前景的钠离子电池正极材料.但是由于存在前几次循环容量衰减快的问题,故目前对其容量衰减机制的研究较少.采用传统固相法制备了层状β-NaMnO_2钠离子电池正极材料,在10 m A/g的电流密度下β-NaMnO_2的初始放电比容高达184 mA·h/g; 10次循环后,容量保持率为73%.为探讨容量衰减原因,用X射线衍射(X-ray diffiraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy, SEM)、高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscope, XPS)等手段对材料的成分及结构进行表征. XRD结果显示,在前3次充放电过程中均出现了Na_(0.91)MnO_2和Na_(0.7)MnO_2的相,而NaMnO_2的相消失不见.在充电以后,样品的HRTEM图像上也出现了许多不同取向的纳米晶,伴随着点缺陷和面缺陷的存在.通过XPS进一步检测,发现在充放电过程中Mn的价态发生了变化.