亚氧化钛导电陶瓷在锌镍电池锌负极中的应用研究

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1、中图分类号!Q!§2UDC28硕士学位论文学校代码密级10533亚氧化钛导电陶瓷在锌镍电池锌负极中的应用研究Researchontitaniumsub．．oxideconductiveceramicsinzincelectrodefornickel—zincbatteries作者姓名：罗治国学科专业：化学工程研究方向：化学电源与材料学院(系、所)：化学化工学院指导教师：桑商斌副教授答辩委员会主席苏re．中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

2、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：牡日期：址年土月丑日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：盟导师签名硕士学位论文摘

3、要亚氧化钛导电陶瓷在锌镍电池锌负极中的应用研究摘要：亚氧化钛导电陶瓷具有优异的导电性、极强的化学稳定性和宽的电化学稳定电位窗口等优点，因而在各种化学电源上均有较好的应用前景。锌镍电池由于具有理论比能量高，比功率大，成本低廉以及无环境污染等优点，成为了人们研究的热点。然而，锌镍电池较短的循环寿命，阻碍了其在生活中的广泛应用。研究表明，锌镍电池的循环寿命短主要源于锌负极的固有缺陷，如电极变形、枝晶生长、腐蚀、钝化等。因此，为了解决锌负极中存在的问题，本论文研究了将亚氧化钛导电陶瓷作为锌负极的导电添加剂应用于锌镍电池中，以改善锌镍电池的性能。另外对亚氧化钛导电陶瓷在半固态液

4、流锌镍电池中的应用也进行了研究。将亚氧化钛导电陶瓷作为导电剂添；DI]N锌负极中，对锌负极进行循环伏安曲线测试、Tafel曲线测试、定电位极化曲线测试以及交流阻抗谱测试。测试结果表明，添加亚氧化钛导电陶瓷的锌负极具有更好的可逆性以及耐腐蚀能力，与没有添加导电剂的锌负极相比，其缓蚀效率达到了94．2％，并且能够有效抑制锌枝晶的生长。通过对添加不同含量的亚氧化钛导电陶瓷的锌负极的测试结果表明，随着锌负极中亚氧化钛导电陶瓷含量的增加，锌负极的电化学性能有一定的提升。以添加不同导电剂的锌负极组装成模拟锌镍电池，测试其充放电性能，测试结果表明，添加亚氧化钛导电陶瓷的锌镍电池具有

5、更好的循环性能及更高的放电容量，其初始放电容量为459mAh／g，高于添加乙炔黑作为导电剂和没有添加导电剂的锌镍电池，在50次循环过程中，其放电容量都保持十分稳定。同时，其放电中值电压有所增加，放电内阻有所下降。将添加不同含量的亚氧化钛导电陶瓷的锌负极组装成的锌镍电池并测试其性能，结果表明，随着亚氧化钛导电陶瓷含量的增加，锌镍电池的充放电性能得到提高。在半固态液流锌镍电池负极电解液中添加亚氧化钛导电陶瓷，研究了负极半固态悬浮液中亚氧化钛导电陶瓷与氧化锌的比例以及氧化锌的含量对半固态液流锌镍电池的影响。结果表明，随着亚氧化钛导电陶瓷含量的增加，半固态液流锌镍电池的放电容

6、量和放电电压平台均有所增加。当比例增加到了1：4及以上时，半固态液流锌镍电池的放电效率也达到了85％以上。而半固态悬浮液中固体物质比例的增加，也能够提高半固态液流锌镍电池的放电性能。以不同电流对半固硕士学位论文摘要态液流锌镍电池进行充放电测试，当充放电电流为20mA和40mA时，其放电效率大于90％；当充放电电流增大时，半固态液流锌镍电池放电容量有所下降，并且放电容量衰减的比较明显。对半固态液流锌镍电池进行循环性能的测试，在50次循环中，半固态液流锌镍电池的放电容量十分稳定，放电效率均大于90％。这表明了半固态液流锌镍电池具有很好的循环稳定性以及很高的放电效率。关键词

7、：锌镍电池，亚氧化钛导电陶瓷，锌负极，半固态液流电池分类号：28硕士学位论文ABSTRACTResearchontitaniumsub．oxideconductiveceramicsinzincelectrodefornickel．．zincbatteriesAbstract：Titaniumsub—oxidesconductiveceramicwithexcellentelectricalconductivity,strongchemicalstabilityandwideelectrochemicalstablepotentialwindow,w