基于锌负极的混合水溶液电池的构建及电化学性能研究

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1、基于锌负极的混合水溶液电池的构建及电化学性能研究吕世强尚金艳吴贤文李叶华于小林杨沅达吉首大学化学化工学院摘要：向电解液屮加入明胶、硫脲和硼酸，采用电解的方法制备丫锌箔。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对商业锌箔和自制锌箔进行了结构和形貌表征，研宂了2种锌筘在1mol/LZnSO,和2mol/LLi2S0r混合电解液中的耐腐蚀性能，考察了2种锌箔在混合水溶液电池中的循环性能及浮充性能。结果表明，自制锌箔表面平整光滑，其腐蚀电流为79.926uA,电池循环100次后，容量保持率高达86.1%,且高温浮充24h，浮充电流密

2、度仅为3.99mA/g,自制锌箔耐腐蚀性能良好。关键词：水溶液电池;锌负极;电化学性能;腐蚀性能;浮充;作者简介：吕世强（1994-）,男，贵州铜仁人，主要从事储能材料方面的研究。作者简介：吴贤文（1983-）,男，湖南张家界人，副教授，博士，主要从事储能材料与电池电化学方面的研宄。收稿日期：2017-04-24基金：湖南省教育厅优秀青年项目（15B190）StudyontheConstructionandElectrochemicalPerformanceoftheAqueousRechargeableBatter

3、yBasedonZincAnodeLOShi-qiangSHANGJin-yanWUXianienLIYe-huaYUXiao—1inYANGYuan-daCollegeofChemistryandChemicalEngineering,JishouUniversity;Abstract：Inthetest,zincfoilswerefirstlypreparedbyaddinggelatin,thioureaandboricacidintotheelectrolyteduringelectrowinning,and

4、theas-preparedzincfoilsandcommercialzincfoilswerecharacterizedbyusingX-raydiffraction,scanningelectronmicroscopyforinvestigatingtheirstructureandmorphology.Thecorrosionresistanceoftwokindsofzincfoilsinamixedelectrolytecomposedof1mol/LZnSOiand2mol/LLi2S04wasinve

5、stigated.Andthecyclingperformanceandfloatchargingperformanceofthishybridaqueousbatterywithtwodifferentzincfoilswerediscussedaswell.Resultsshowedthattheas-preparedzincfoilwithaflatandsmoothsurfacehadthecorrosioncurrentof79.926uA.Thecapacityretentionratewasupto86

6、-1%after100cycles,andthefloatchargingcurrentdensitywasonly3.99mA/gevenafter24hoffloatchargingatahightemperature,indicatingtheas-preparedfoilswithagoodcorrosionresistance.Keyword：aqueousrechargeablebattery;zincanode;electrochemicalperformance;corrosionresistance

7、;floatcharging;Received：2017-04-24水溶液锂离子电池组装工艺简单，且具有安全无毒、成木低廉、倍率性能好等优点，在大型储能和动力电池领域具有广阔的应用前景［1-4］。近年来，研究较多的水溶液二次电池体系主要有LiFeP04/C、LiMn204/TiP207、LiMn204/(LixV205/Ppy)、LiCo02/Ppy等［5-8］o但以上体系所涉及到的负极材料容量晋遍偏低，导致电池循环性能较差。2012年，Chen等M首次报道了一种在弱酸性体系下可充电的混合水溶液电池LiMn2O4/Z

8、n(简称ReHAB体系)。该电池经过1000次循环后，容量保持率仍然高达90%。随后，IJFeP04/Zn,LiNi1/3COl/3Mn1/302/Zn等类似体系相继被报道［10-12］。以上体系最大的亮点是：相对于当前嵌入型水溶液鯉离子电池负极材料，金属锌具有资源丰富、环境友好、可逆性好、平衡电位低和能量密度高等优点［13］。针对LiMr^O