几种锌负极的制备及其应用于锌镍电池的性能比较

概括：

在锌基碱性电池系统中，有几种电池具有非常有吸引力和优异的性能。其中，碱性锌锰电池可能是最便宜的电池，碱性锌镍电池可能是最绿色的动力电池。性锌银电池在某些特定领域仍属于特殊电池，不能被抛弃。锌阳极放电产物锌酸盐在浓苛性碱溶液中的高溶解度是这些电池的循环寿命远未达到人们期望的重要原因。大量文献从电解液添加剂、电极添加剂、充放电系统、隔膜改性等方面对锌基碱性电池进行了广泛的研究。本文试图从构成碱性电池二次锌负极的活性材料和电极入手，探索二次锌负极的改进方法。主要通过制备箔式锌阳极、锌粉干压多孔锌阳极、氧化锌糊状锌阳极三种结构的锌阳极相应的活性材料，研究材料成分和工艺参数对锌阳极的物理化学影响。讨论了相应的活性材料。性能和电化学活性。取得的主要成果如下：采用柠檬酸基电镀液电沉积制备了负极锌箔。讨论了引入的外部金属的类型、电沉积阴极电流密度和复合还原氧化石墨烯（rGO）的量。沉积Zn/M和Zn/M/rGO锌箔中Zn的晶体结构和晶型的影响，以及相应锌箔制成的锌镍电池的首次放电比容量和循环性能。阴极电沉积Zn/M锌箔中的锌晶体具有六方纤锌矿结构，晶粒从大到小的顺序为：Zn/Hg、Zn/In、Zn/Bi、Zn/Cd、Zn/Sn、锌/铅。

对应锌箔首次放电比容量从高到低依次为Zn/Sn/710.69、Zn/In/705.07、Zn/Hg/628.36、Zn/Bi/600.34、Zn/Cd/529.21、Zn/Pb /480.27 毫安时/克。放电平台电压从高到低的顺序为Zn/Hg、Zn/Bi、Zn/Pb、Zn/In、Zn/Sn、Zn/Cd。电沉积Zn/M的阴极电流密度对首次放电平台电压和放电比容量影响不大。在Zn/M中引入rGO并没有改变Zn的晶体粒径和颗粒光滑度。随着rGO复合材料用量的增加，Zn/M/rGO的首次放电平台电压和放电比容量增加。其中Zn/In/rGO的首次放电比容量可达708.62 mAh/g。通过比较电沉积纯锌粉的结晶度、晶粒形貌、首次放电平台电压和放电比容量，发现碱性锌酸盐电解液中电沉积的锌粉优于氯化物电解液和硫酸盐电解液。。对于碱性锌酸盐电解液，较高的阴极电流密度有利于提高电沉积纯锌粉的结晶度、首次放电平台电压和容量。利用GO在阴极电沉积锌时被还原成rGO的原理，电沉积制备了Zn/rGO复合锌粉。 rGO的引入增加了Zn/rGO中锌晶体的粒径，但对锌晶体的结晶有负面影响。类型中，首次放电平台电压和放电比容量没有显着影响。

采用水热法制备ZnO，同时将GO还原为rGO，制备ZnO/rGO复合材料。 GO溶液的浓度对ZnO/rGO复合材料的粒径没有影响。还原氧化石墨烯的引入对ZnO的晶体结构和首次放电比容量没有影响，但放电平台电压和循环性能得到改善。延长水热时间不影响ZnO的晶体结构，但可以增大ZnO/rGO复合材料的粒径，提高首次放电平台电压和循环性能，但不能改变首次放电比容量。提高水热温度对ZnO的晶体结构、ZnO/rGO复合材料的粒径、首次放电平台电压和首次放电比容量没有影响，但可以提高ZnO/rGO复合材料的循环性能。对比三种锌负极材料复合还原氧化石墨烯制成的实验电池的放电性能可以看出，首次放电比容量从高到低依次为Zn/M/rGO复合锌箔、Zn/rGO复合锌粉、ZnO/rGO复合氧化锌粉，首次放电平台电压从高到低依次为ZnO/rGO复合氧化锌粉、Zn/rGO复合锌粉、Zn/M/rGO复合锌箔，可可以看出，非原位电沉积或暴露锌粉暴露在空气中可能会因表面氧化而降低活性。

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