论文总字数：21965字

摘 要

锌空气电池是一种很有前景的金属空气电池，也是绿色清洁能源之一。锌空气电池具有大的能量密度、成本低、高比容量，清洁不污染环境等特点，成为大家谈论的热点。然而，锌电极极易出现多种问题，从而导致电极逐渐失效，所以制备循环寿命长的锌空气电池用锌负极是亟待解决的问题。本课题为提高锌空气电池锌负极的性能，首先，采用直流电弧等离子蒸发法制备出超细锌粉并进行表征，结果表明所制得的锌粉，绝大多数为球形颗粒，随机地聚集在一起，连结成链球状，由多晶构成。其次，研究了不同的有机锌负极添加剂如CTAB、BTA、CTAB BTA、CH₄N₂S、SDBS、CH₄N₂S SDBS和铋粉对锌粉缓蚀性能的影响，研究发现，硫脲的腐蚀电流最小，缓蚀的效率最高，缓蚀的效果最好，对锌的钝化的抑制表现最佳；当添加2.8%的铋粉时析氢量最少，缓蚀作用最好。最后，研究了导电剂含量及放电制度对锌电极的影响发现，导电剂乙炔黑含量在15%时，电池容量和能量最高；放电制度中，放电电流增大不利于电池的放电，应采用适当的较小的放电电流。

关键词：锌空气电池 超细锌粉 缓蚀 添加剂

Preparation And Properties Of Zinc Anode In Zinc-air Battery

Abstract

Zinc-air battery is a promising metal-air battery, one of the green clean energy,which has low prices, high energy density, high specific capacity, clean and pollution-free characteristics and has become the focus of attention. However, the zinc electrode has lots of problems, leading to the gradual failure of the electrodes, so long cycle life prepared zinc-air battery with zinc anode is a serious problem. The issue is to improve the zinc-air battery zinc negative electrode performance, First of all, DC arc plasma evaporation method is used to produce ultra-fine zinc powder and characterized, the obtained results show that zinc, the vast majority of spherical particles, randomly gathered together into a chain link spherical polycrystalline composition. Secondly, the different organic zinc negative electrode additives such as CTAB, BTA, CTAB BTA, CH₄N₂S, SDBS, CH₄N₂S SDBS influence on zinc and bismuth powder corrosion performance, the study found that the corrosion current thiourea minimum inhibition efficiency the highest, the best inhibition effect of zinc passivation effect of suppressing the best; the least amount of hydrogen evolution when adding 2.8% bismuth powder, the best corrosion inhibition. Finally, the effects of conductive agent content and the zinc electrode discharge system on the discovery, acetylene black conductive agent content of 15%, the highest battery capacity and energy; discharge system, the discharge current is increased is not conducive to battery discharge, shall adopt appropriate smaller discharge current.

KEYWORDS: Zinc-air battery ; Ultrafine zinc powders; Inhibition; Additive.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 论文研究的目的意义 1

1.2 锌-空气电池简介 2

1.3 锌-空气电池的特点 2

1.4锌-空气电池的电化学原理 3

1.5 锌电极存在问题及研究现状 5

1.5.1 锌电极的枝晶生长 5

1.5.2锌电极的变形 5

1.5.3 锌电极的自腐蚀 6

1.5.4锌电极的钝化 6

1.6 小结 6

第二章 研究内容和方法 7

2.1研究内容 7

2.2 实验仪器与药品 8

2.3 电极制备 9

2.3.1 锌电极制备 9

2.3.2 电解液组成 9

2.3.3 空气电池制备 9

2.4 锌空气电池的装配与性能测试 10

2.4.1电池装配 10

2.4.2放电制度 10

2.5 论文研究的分析和检测方法 11

2.5.1超细锌粉和铋粉的表征 11

2.5.2 电极性能测试 11

2.5.2.1 腐蚀极化曲线测试 11

2.5.2.2钝化曲线测试 12

2.5.2.3析氢反应 12

2.5.2.4 交流阻抗测试 14

2.5.3 导电剂含量及放电制度对锌电极的影响 15

第三章 实验结果与讨论 15

3.1 锌电极用超细锌粉和铋粉的表征 15

3.1.1 超细粉体的形貌和粒径分布 15

3.1.2 超细粉体成分与物相分析 19

3.2 缓蚀剂对锌电极的性能的影响 21

3.2.1腐蚀极化曲线测试 21

3.2.2 钝化曲线测试 22

3.2.3 交流阻抗测试 23

3.3 Bi粉含量以及缓蚀剂种类的确定 25

3.4导电剂含量及放电制度对锌电极的影响 26

第四章 结 论 28

参考文献 29

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 论文研究的目的意义

能源危机严重限制了当今社会经济的发展，环境污染严重的侵害人类的康健与生存。各国都争相恐后地发展绿色环保新能源以建立并发展低碳节能型社会。金属空气电池绿色化的特征顺应时代发展潮流，成为国内外研究的热门领域。如果我们的考虑范畴包括了资源回收、实用性、阳极成本等等方面考虑，锌空气电池是最合适不过的了。

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