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碱性电池中负极集流体电沉积规律及其电化学性能研究

李俊华

  锌的资源丰富、价格低廉、毒性小、容易处理故在碱性锌锰电池采用锌粉作负极材料:但是锌电极在使用过程中存在着容易产生晶枝、形变、腐蚀,这样氢气容易在负极集流体上析出,造成电池气胀、漏液缩短了电池的存贮和使用寿命;以前解决这些问题都是在负极材料中加入汞和汞的氧化物。但是汞对人体和环境有害,各国都分别制定了不同的法律和法规限制汞的使用。目前,在碱性电池使用率越来越高的情况下,对无汞电池的研究就显得特别重要;电池集流体是负极导电材料,本文采用电沉积方法用电池集流体制备了几种高析氢代汞电极,用电化学方法考察了不同添加剂、不同工艺条件对高析氢电极制备的影响以及高析氢电极在碱液中的电化学性能,主要实验及结果如下:1.运用循环伏安,电势阶跃和交流阻抗等电化学方法研究了酸性镀锡溶液中苄叉丙酮和SN-A等有机添加剂对锡电沉积的影响。结果表明,加入有机添加剂后锡电沉积过程的阴阳峰电位之差达0.9V,说明其电极过程明显不可逆;伏安图上同时出现一感抗性电流环,说明锡沉积过程中发生晶核形成过程;苄叉丙酮和SN-A都能阻化锡的沉积,提高锡电沉积电位;苄叉丙酮的阻化作用大于GN-A,并能阻化氢气的析出;当这两种添加剂联合作用时,更有利于得到光亮锡层;加入有机添加剂后锡沉积遵循瞬时成核三维生长的电结晶机理。2.首次采用各种电化学测试方法对酸性条件下镀铟的工艺条件和阴极反应机理作出初步探讨,得出初步结论,硫酸型镀铟的最佳pH值为2~3,最佳温度为35~45℃;当pH值为3时,阴极电极反应标准常数为8.188×10~(-10)cm·s~(-1)。铟电沉积的阴极过程中存在前置化学反应和随后两个不可逆电化学反应,其中第一个电化学反应是控制步骤。3.用电化学方法在碱性锌锰电池集流体铜电极表面沉积出Sn,In和Sn-In三种电极,其中In和Sn-In电极析氢过电位分别提高569mV,488mV,抑氢效果较好,且在碱液中的稳定性较好。In价格较高,用价格低廉且电化学稳定性较好的Sn-In合金电极代替In电极在电池工业上将有更广泛的实用价值。……   
[关键词]:碱性电池;无汞;电沉积;电化学;Sn-In电极;集流体
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华中师范大学2006年