论文总字数：17989字

摘 要

可充电锌离子电池作为新型安全、绿色环保的二次电池，同时具有高能量密度和高功率密度、低成本、充放电迅速等特点，未来有望在消费电子、轨道交通、运输等领域得到广泛应用。论文通过从电极材料制备、配方筛选以及组装模拟电池测试性能等，对二次锌离子电池进行系统研究，得到了以下主要结论：

(1) 通过选取不同的分散剂并且对实验数据分析处理发现，超细锌粉在水中的分散性能并不好，相比而言，十六烷基三甲溴化铵（CTAB）对超细锌粉在水中的分散性能有较好的影响。并且，分散剂的含量并不是越多越好，较多的分散剂反而会影响粉体的分散。通过分析数据发现在2％锌质量的CTAB中，超声70min，效果较好。

(2) 通过测试分析发现电解液中加入CTAB后，提高了锌的自腐蚀电位，减缓了锌的析氢反应，有效减缓了腐蚀。

(3) 实验结果表明，锌离子电池在较小的电流密度下有较高的比容量，其中，30 mAh/g下最高达到152mAh/g。随着电流密度的提高，放电比容量开始随着下降。并且电池呈现出较好的循环性能，其库伦效率在10次循环内保持在85％以上。

关键词：超细锌粉；缓蚀；锌离子电池；充放电性能

Corrosion Inhibition of the Superfine Zinc Powders and Its Effect on the Properties of Zinc Ion Battery

ABSTRACT

As a new safe secondary battery, zinc ion battery was safe and environmental. And it was with high energy density, high power density, low cost, fast charging and discharging characteristics. It was expected to be applied to the consumer electronics, rail transportation, transportation and other fields in the future. we studied the zinc ion battery systematically by preparing the electrode materials, screening formula, assembling simulate battery, testing performance and so on. The main conclusions had been obtained as follows.

(1) By choosing different dispersants and analyzing the experimental data,we found that the superfine zinc powder dispersion performance in water was bad. In contrast, cetyl three ammonium bromide promoted the dispersion properties of the superfine zinc powder in water.But it did not mean the more content, the better. More dispersant would weaken the dispersion performance instead.Through the analysis of the data we found the effect was better when we handled with supersonic wave 20 minutes in the CTAB of 2% zinc quality.

(2) Through the test and analysis we had found that CTAB could improve the corrosion potential of zinc,retard the hydrogen evolution reaction of zinc.

(3) The experimental results showed that the zinc ion battery had higher specific capacity under low current density, and it can reach the maximum of 152mAh/g under 30 mAh/g.With the improvement of current density, discharge specific capacity start falling.And the cells showed better performance of loop, the coulomb efficiency  keep more than 85% within 10 cycles .

Key Words: Superfine zinc powders；Corrosion inhibition ; Rechargeable zinc ion battery；

Charge and discharge performance.

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 i

第一章 绪论 1

1.1论文研究的背景及意义 1

1.2锌离子电池工作原理 2

1.3超细锌粉的制备 4

1.3.1高能球磨法 4

1.3.2蒸发-冷凝法 4

1.3.3雾化法 5

1.3.4电解法 5

1.4锌的缓蚀及缓蚀剂对锌离子电池的影响 5

1.4.1无机复配添加剂对超细锌粉缓蚀性能影响 6

1.4.2有机缓蚀剂对超细锌粉缓蚀性能影响 7

1.5小结 7

第二章 实验方案设计 8

2.1实验原料及设备 8

2.2 实验内容及方法 9

2.2.1 锌粉的分散性能的测试 9

2.2.2锌电极的制备及电池的组装 10

2.2.3锌粉的缓蚀测试 10

2.2.4电池性能的测试 11

2.2.5试验流程图 11

第三章 实验结果及分析 12

3.1 超细锌粉形貌与粒径分析 12

3.2超细锌粉的分散 13

3.3超细锌粉的缓蚀 14

3.4 锌离子电池性能的测试 15

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2问题及展望 18

参 考 文 献 19

致 谢 22

第一章 绪论

1.1论文研究的背景及意义

储能设备现在推动着世界的发展，尤其是各种各样的电池在当代社会生活的各个方面占据着重要的位置。目前广泛使用的电池既有种类繁多的一次电池，也有形式多样的二次电池。其中一次电池不能重复循环使用，且废弃会造成严重的环境污染。相比一次电池，二次电池可以通过充放电循环重复多次使用，能充分利用原材料，故更加经济实用，符合环保条件，同时二次电池还可极大缓解由一次电池废弃带来的重金属污染问题^[1]。因此二次电池使用最为广泛也更加具有应用前景。常用的二次电池包括：碱性锌锰电池、锂系电池、镍系电池、铅酸蓄电池和燃料电池等。

一个理想的电池装置，其特点是高容量、有快速充放电能力、安全、环境友好、且成本低。然而，现有的一次电池及常用的二次电池远未达到最终的目标：如镍镉电池虽然具有电压稳定、温度范围广、耐恶劣环境等优点^[2]，铅酸蓄电池^[3]具有工作电压高、无记忆效应、安全可靠等优点，但这二者均比较笨重且含有毒重金属元素镉和铅，其使用正在被逐渐限制。

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