锌银电池银电极化成后的处理方法
分类： 蓄电池|独立电源技术（直接发电）|电工技术|工业技术
文献类型：pdf 和 txt	出版时间：2007
作者：张瑞阁[1,2] 王为[1] 熊长鑫[2] 关海波[2]	关键词：锌银电池 化成后处理方法 银电极性能
期刊名称：电源技术.2007,31(11).-902-905	全文长度：7133个字
文献来源：http://www.6lib.com 第六图书馆	机构：[1]天津大学化工学院,天津300072 [2]中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300381
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全文： 锌银电池银电极化成后的处理方法 第六图书馆主要研究了锌银电池化成后几种不同处理方法对银电极性能的影响。包括将银电极常温自然晾干、50℃烘干、在氯化钾中浸泡后常温自然晾干、化成充电完成后保持一段时间后再清洗和常温自然晾干、在高温蒸馏水中浸泡后常温自然晾干。通过极化曲线测试、扫描电镜分析及实效放电等方法,分析了化成后不同处理方法对银电极性能的影响,主要包括高坪阶电压、放电容量、电极稳定性等.为锌银电池的银电极处理提供了技术贮备。主要研究了锌银电池化成后几种不同处理方法对银电极性能的影响。包括将银电极常温自然晾干、50℃烘干、在氯化钾中浸泡后常温自然晾干、化成充电完成后保持一段时间后再清洗和常温自然晾干、在高温蒸馏水中浸泡后常温自然晾干。通过极化曲线测试、扫描电镜分析及实效放电等方法,分析了化成后不同处理方法对银电极性能的影响,主要包括高坪阶电压、放电容量、电极稳定性等.为锌银电池的银电极处理提供了技术贮备。锌银电池瑞阁王为熊长鑫关海波[1]天津大学化工学院,天津300072化成后处理方法银电极性能电源技术张 [2]中国电子科技集团公司第十八研究所,天津 3003812007第六图书馆 http://www.6lib.com第六图书馆 哩椽扳不　 电解液均为１０／的ＫＨ溶液。充电后对银电极采用不　．　ｃ３ｇｍ　Ｏ同的处理方法，为以下五种：分　 ０　０　０　０　０　０　 ４ＯＨ—２Ｈ０Ｏ５＋　　　　２＋２４ｅ　 一　 根据银电极上述反应的平衡电位可以推断，０４　在．７Ｖ左　 右出现的峰应是ＡＯ还原为Ａｇ０的电流峰，而在０　之　ｇ２．Ｖ２后出现的峰应是Ａｇ进一步还原为Ａ：０ｇ的电流峰。由图中可　以看出，ＡＯ还原为ＡｇＯ的这一过程中，法３和方法５在ｇ：方　的曲线平缓，明显电流峰出现。法３和方法５处理的银电　无方极的Ａｇ还原为Ａｇ０的电流峰明显减弱或消除，表明银电　Ｏａ 方法１清洗至无碱后常温自然晾干；：　 方法２清洗至无碱后５：０℃烘干２ｈ　　；方法３：清洗至无碱后在３５℃、０ｇ的氯化钾中浸泡　３　ｍ３　ｎ常温自然晾干；０ｍｉ后　方法４充电完成后断开充电电源，成电池保持４ｈ后　：化　再清洗至无碱后常温自然晾干；　 极的ＡｇＯ还原为ＡｇＯ的反应被阻滞或抑制，也就是高坪阶　：电压消除效果较好，表现为电池电压平稳。而其他三种方法的　曲线电流峰明显，坪阶电压消除效果较差。高　 方法５清洗至无碱后在１０℃的蒸馏水中浸泡２ｈ后常　：０　 温自然晾干。　 １２极化曲线测试　． 极化曲线测试采用英国ＳＬＴＯ公司１６８Ｗ型　ＯＡＲＲＮ２０　电化学综合阻抗测试系统。以８ｍＶｓ速度在３％ＫＯ溶　　／的０Ｈ液中从０９０１Ｖ．ｇ／．～．Ｖ（ＳＯＨｇ）围内对五种银电极进行扫　　Ｈ范 描。　 ２２扫描电镜（Ｅ）．ＳＭ分析结果　 从图２五种银电极的ＳＭ图可以看出，Ｅ与基本未对银电　极进行处理的方法１颗粒粒径约１ｍ）（　ｇ比较，经过其它四种　 方法处理的银电极颗粒粒径均不同程度地增大，出现了明显　 的颗粒粘结、聚和结块。尤其是方法３颗粒粒径约７１　积（～０ ｇ）方法５颗粒粒径约１～１　ｍ）理的银电极最为　ｍ和（０２ｇ处 １３扫描电镜（Ｅ）．ＳＭ分析　 采用英国Ｃｍｂｉｅ仪器公司Ｓ２０型扫描电子显微镜　ａｒｇｄ　０对五种银电极进行扫描电镜（Ｅ）析。ＳＭ分　 明显，颗粒粒径较方法１增大了近ｌ。０倍　 １４电性能测试　． 电性能测试采用ＡｉｎＮ３０　型直流电子负载（０ｇｌｔ　３０Ａｅ　６　Ｖ、２　６０Ｗ）Ｎｉｏｔ据采集器。五种实验银电极制　１０Ａ、０　及ｃｌ数ｅ备后，分别与相同数量的荷电态的锌电极按照相同的装配工　艺，配出含不同银电极的实验单体电池。体电池均为银电　装单极３片、电极４片，电极包１水化纤维素膜。电解液均　锌银层为６ｍＬ、．　／ｍ　Ｋ　１０ｇｃ的ＯＨ溶液。每种单体电池分别以１　３０ ｍＡｃ（．Ｃ）５ｍＡ／（　和１０ｒｍｅ　６Ｃ）行　／ｍ。０６　、０ｃｍ　３Ｃ）０ａ／ｒ（　进ａ ＿■豳　盈豳　 （）法１ａ方　（）法２ｂ方　（）法３ｃ方　 （）法４ｄ方　（）法５ｅ方　 放电，电至银电极分极电位１　以锌皮为参比电极）　放．Ｖ（０。 图２五种银电极的ＳＭ图　Ｅ Ｆｉ２ＳＥＭ　ａｐｓｏ　ｉｅｓｌｅ　ｅｔｏｄｓｇ．　ｇｒｈ　ｆｖ　ｉｒｅｌｃｒｅ　ｆｖ ２结果与讨论　 ２１极化曲线测试结果　． 图１以８为　ｓｍＷ的速度在３％Ｋ０ＯＨ溶液中从０９０１．～．　Ｖ（Ｓｇ／范围内对五种银电极进行扫描的极化曲线。Ｖ．ＯＨｇ）Ｈ　 我们分析，未经处理的银电极的颗粒较小，表面活性较　 高，电时，放活性较高的ＡｇＯ颗粒较快进行反应，而导致高　从坪阶电压。而经过处理的银电极的颗粒积聚现象，大大减小了　颗粒的表面积，而降低了物质的表面活性，得ＡＯ的反　进使ｇ应变得更为困难，一方面放电时，使得ＡＯ的还原由原来的　ｇ 一一 方法１　方法２　●　一 — 前期集中反应变得缓慢的进行，进而对高坪阶电压起到一定　 一 圩：　１　 一 方法４　ｆ 方法５　 程度的消除效果；另一方面对于提高贮存过程中银电极Ａｇ　Ｏ 的稳定性也是有益的。　 ，　 ． 一 皇　 ０　 ●　 — ＜　 ｋ 　 ＼　 ２３电性能测试结果　． ，　奄　、　 Ｎ　 图３图５为五种实验银电极装配的单体电池分别以ｌ　～０ ｍＡｃ２０６Ｃ）、０ｍＡｃ（　和１０ｍｃ２６Ｃ）行　／ｍ（．　５　／ｍ　３Ｃ）０　Ａ／ｒ（　进ｎ ｌ　 ｝Ｆ　 电性能测试的结果。　从五种银电极在不同电流密度下的电性能测试结果可　以看出：　 ，ｖ·Ｏ／）Ｖ（ｓＨｇＨｇ　 图１银电极在３％Ｋ　０ＯＨ溶液中的极化曲线　 Ｆｉ１Ｐｏｌｉａｉ　ｕｖｓｏｆｉｅｒｅｃｒｄ　ｎ３０ＫＯＨ　ｏｕｉ　ｇ．　ａｒｔｃｒｅ　　ｌ　ｚｏｎｓｖｅｌｔｏｅｓｉ　％ｓｌｔｏｎ （）１高坪阶电压在小电流密度放电时表现最为明显，随　着放电电流密度的增大，电极极化增大，高坪阶电压会不明显　 甚至不显示。以方法１为例，电极以１　／ｍ２电时，银０ｍＡｃ放放　 通过五种银电极的极化曲线可以观察到，扫描过程中　在０７Ｖ左有观察到一个电流峰，而在０２ｖ之后也应算一低　．　４．　峰。在碱性溶液中，电极可能发生下列反应：银　 电１　的电极电位为１６　电极电位大于１　的持续时　０Ｓ．０Ｖ，７．Ｖ６ 间为１２　；５ｍＡｃ放电时，电１　　７Ｓ以０／ｍ　０放０Ｓ的电极电位降　 ２Ａ＋　Ｈ－Ａ２＋２＋　平衡电位０２６Ｖ）　ｇ２Ｏ－ｇ０ＨＯ２ｅ（－＊．　　４ Ａｇ＋　Ｈ一２Ａｇ＋２＋　（衡电位０７ｖ）２２Ｏ一　ＯＨ０２ｅ平０．　　４ 低到１２　电极电位大于１６Ｖ的持续时间缩短为１０Ｓ．９Ｖ，７．　０　；　 ９０　３ ２００７．　　Ｖ０『　Ｎ０１１１１３１　　　 http://www.6lib.com第六图书馆 椽扳不　 ２．０　００１９０．０　１８０．０　１７０．０　 ；、＼　　 ｌ——　 、　 一 　 １４０．０　 — １３０　＿０ －－－ １２０一—方ｊ　．０　—圭　一法　１１０．０　 一　 』　往＿方　二一方法　方法　 一一 ｊ＼ｊ１　　¨　１《　　 ＼　 ～、 、 　 ～ 方法　 方法　方法３　 ＼　 一 一 ｌ００　＿０ ｌ　 　ｌ 一法　　汪ｃ方４　 ～ ＼　 ｔｓ／　 ｒ）电全过程　ａ放 ，．　二０，　４７Ｖ８　６　１ １ｌ’．２，７　　 ． 一法方２１　 一方法　３Ｉ　 一方法４　 （）电全过程　ａ放 ●　 ７７　６１　ｒ ●　 一 ～—ｒ　　～　Ｔ／——　：　～＿　——：～　 Ｌ二　６１　　　ｓ ７　 Ｊ　１０．　３０　 ＋　１． 一 ●　 一 ／、　　　＼一　一 ，——　 ～— ～ 　 、＼ 、　 、，、 ｝　 ＼　 、＼ ７　 ～　 》１　．１　． ●　 － 　 Ｖ　 方法　方法２　方　　法３～ｊ４方　　去 ●—　— ｜　、饶　．　 １５６．４、　 ，～－～　－ 一　 一　　５０ｉ　去 ，　 １．　 ｆ　 １　２１　６２　Ｏ２　４２　８ ｔｓ／　 （）电初期　ｂ放 １　． 图３１　／ｍ　０６Ｃ）电时银电极的分极电位　　０ｍＡｃ（．　放Ｆｇ３ｉ．　Ｄｉｈｒｅｐｔｎｉｌｆｉｅ　ｌｔｄｓａ　０ｍＡｃ（．　）ｓａｇ　ｏｅｔ　　ｌｒｅｒｅ　ｔ１　／ｍ　６ｃ　ｃａｏｓｖｅｃｏ　Ｏ ，●１　１　１　１　１　１　１　１　１　１　 ｒ）电初期　放 图５１Ｏｍ　　Ｏ　 ．　 （　放电时银电极的分极电位　６Ｃ）１　（　）　 ２　．１　．１　．１　．１　． 》　 高坪阶电压，着放电电流密度的增大而不显示；法４处理　随方 ｛　ｌ 的银电极在　 ｜　’ 方法２　方法３　方法４　方法　＼　 和　 放电时高坪阶电压均存　 在，方法　比较只是电压有所降低、续时间有所缩短。与持　 ｊ　－ 一 １　．１　．１　．１　．１　．１．　 由于在热力学上不稳定，易发生下列分解反应：容　 ４Ａｇ０—２　２　Ｔ 一 。＿ Ａｇ０＋ＡｇＡｇ２—｝０　 一 的分解速度随温度的升高和碱液浓度的增大而增　 加，图如 （）电全过程　ａ放 所示。　 方法 ｌ方法　一 ｌ万　一 和方法２对银电极的作用机理相似，一方面利用　 ●　 １　．１　． ●　 高温加速银电极中活性较高的　 ，．１　Ｖ　 ｊＯ　　Ｚ＇＾　ｌ　帅 分解，另一方面高温对银　 电极的表面形态也有所影响，剧了颗粒的积聚，而消除高　加从 ＼ｈ４一　　 ●　 厂１　　。．ｒ５９ ＝、＝＿　＿＝～ ／　 ｌ方法５一　 ｆ　 坪阶电压。方法５为　 ℃、，坪阶电压消除效果较好；　高　 ●　 之１．　 １　．１　．１　．１　． ●　 而方法２为５０℃烘干　，然采用了高温烘干措施，是由虽但　于时问较短、温度偏低，对银电极产生明显的影响。未　方法是利用卤化物消除银电极的高坪阶电压，有报　也道，在电池电解液中添加适量卤化物或用含卤化物的电解液　 、　　、（ ０／　／， 厂　 　＼＼　 ｝　 ●　 ６　Ｏ ８　Ｏ 进行化成充电可达到同样的效果，但是对于卤化物的作用机　 理目前尚无一致看法。由　使得　 （　）　 （）电初期　ｂ放图４５　　Ｏｍ　 、　 图我们认为溶液中的Ｃ一子　１离 （　 ）电时银电极的分极电位　放 、　 和　 形成了一种高电阻的表面结合物，进　 而对放电过程的高坪阶电压起到抑制作用。　 方法４为化成电池充电后继续在化成电解液中保持　 化成电解液为．　（约１）％的　 而以 ｍＡｃ２电时，／ｌ放ｎ从开始放电电极电位即小于．，　　 ，　 基本未显示高坪阶电压。其它几种方法处理的银电极也呈现　 同样的规律。　 溶液，图　可　由 以看出，在此浓度的　消除高坪阶电压的效果最好，方法３次之，方　 由于为常温晾　 溶液中　 虽具有一定的分解度，　 （）方法 但在常温下较小，以方法４对消除高坪阶电压有一定效果，所　 但不明显。　 法４有一定效果，方法２效果不明显。方法过方法处理的银电极以 干，基本未对银电极进行处理，以高坪阶电压最为明显。经　所 ｍＡｃ２电时即不显示高坪阶　／ｌ放ｎ放电时显示出　电压；方法３处理的银电极只是在　 （在三种放电电流密度下，法２与方法３）方 放电容量　的　 相近，方法３和方法 放电容量有所损失，方法４放电容量明　 显小于其它处理方法。在对银电极处理过程中，由于　 １　　１ 　　ｌ１ １　　１ http://www.6lib.com第六图书馆 哩椽技　 一　．Ｉ—　一下　Ｉ．ｎＩ、Ｉ　 ０　０　０　０　０　０　０　７　６　Ｓ　４　３　２　ｌ　．．．，　．．．　，　 ６℃　０ ／　 中ＡＯ的稳定性，而明显改善银电极的性能。ｇ从　 参考文献　 李国欣　箭）单（上一次电源［北京：Ｍ］宇航出版社，９１１９．　 ４５℃　 ／　／ ／　 吕鸣祥，黄长保，玉瑾．电源ｆ．宋化学Ｍ］天津：天津大学出版社　 】９　９２ ７　 ，　 ５。·　，。　 ℃　 ｌ　 ２　 ３０ｌ　 ４　 ０　 ＲＡＭＥＳＫ．Ｈ　ＢＲＥＮＤＡＮ　Ｃ．Ｈｉｈｐｗｅ　ｉ　ｌｌ　ａｔｒｅ　ｃｇ　ｏｒｚｎｃａｋａｉｂｔｅｓｆｎｅｉ　 ＫＯＨ含量，％　 ｍｉｔｙａｒｓａｅａｐｉａｏｓＣ／ｒｃｅｉｇ　ｆｔｅ４ｌ　ｏ　ｌａ／ｅｏｐｃ　ｐｌｔｎ［］Ｐｏｅｄｎｓｏ　　　ｔＰｗｅｉｒｃｉ／ｈ　ｓ ＳｕｃｓＣｏｅｅｅＵＳ：ｏｒｅ　ｎｆｒｎｃ．ＡＮＴＩ２０：０．０　Ｓ，０４５４５７． 图６Ａｇ在Ｋ　ＯＯＨ溶液中的分解速度　 Ｆｇ６Ｄｅｏｍｐｏｉｇｒｔ　ｆＡｇＯ　ｎＫＯＨ　ｏｕｉｎｉ．　ｃｓｎ　ａｅｏ　ｉ　ｓｌｔ　ｏ 分解等原因会损失一部分电极容量，而方法４的损失容量最　多，分析原冈可能是方法４为化成电池在化成电解液中保持　 ４ｈ　，而Ａ　在碱液中有相当大的溶解度，在１３　／ｍ　ｇＯ．０ｇｃ的　ＫＯ溶液中，　的溶解度达到约４８　０ＨＡｇＯ．ｘ１。ｍｏＬ，从而加　ｌ／重了电极容量的损失。　 电子元器件专业技术培训教材编写组．化学电源［　Ｅ：＝Ｍ］京电＿ｊ　业出版社，９６１８．　 ＤＡＶＩＦＳＧＥＤ　　，ＯＲＧＥＲ　ＲＯＢＥＲＴ　Ｇ．ｔ１　Ｇ，Ｋ　ｅ　．Ｎｅｄｖｌｐａｗ　ｅｅｏｍｅｔｎ　 ｉ　ｖｒ　ｈｇ　ｒｔ　ｓｌｅ　ｏｉｅｌｃｒｅＪ．ｕａ　ｏｆＰｗｅｎｅｙｉｈａｅｉｖｒｘｄ　ｅｅｔｏｄｓ『］ｏｒｌ　ｏｌＪｎ　 Ｓｕｃｓ１７．５４．２ｏｒｅ，　９９６：７５　 ＮＩＬＫ　Ｏ，ＥＤＲ，ＡＲＩＫＢＦＳｌｅ　ｘｄＡＯ）ａｈＥＬ　Ｍ　ＧＬＮ　　ＬＲＣ　　．ｉｒｉｅ（ｇｃｔｖｏ　 ｏｅｍａｅｉ：ｅｏｏｉｏ　ｉｅｉｓｃ／ｒｃｅｉｇ　ｆｔｅ３ｎｄ　ｔｒｌｃｍｐｓｉｋｎｔ【］ｏｅｄｎｓｏ　　３　ａｄｔｎｃ／Ｐｈ ＩｔｒａｉｎｌＰｗｅ　ｏｒｅ　ｙｐｓｕ．Ａ：ｎｅｎｔｏａ　ｏｒＳｕｃｓＳｍｏｉｍＵＳＮＴＩ１８：０．４Ｓ，９８７９７１　 ＤＡＶＩＦＳ．ｇ　ａｅｓｌｅ—ｉ　ｅｅｖ　ｅｌ　ｓｎ　ｈｍｉａｌ　ｒ　Ｄ　　Ｈｉｈｒｔ　ｉｒｚｎｃｒｓｒｅｃｌｓｕｉｇｃｅｃｌｙｐｅｖ ３结论　 （）以用化成后对银电极进行处理的方法消除银电极　１可 ｐｒｄｏｉｅｃ／Ｐｏｅｄｎｓｏ　ｅ３ｔ　ｏｒＳｕｃｓＣｎａｅ　ｘｄｓ［］／ｒｃｅｉｇ　ｆｔ　８ｈＰｗｅ　ｏｒｅ　ｏ　ｈ ｆｒｎｅＵＳ：ｅｅｃ，ＡＮＴＩ１９８１７１０　Ｓ，９：６—７．ＤＡＶＩＦＳ．Ｄ　　ＣＵＲＴＩ　Ａｇｎ　　ｈｍｉａｌ　ｒｐａｅ　ｉａｅｔｓｌｃＳＢ．ｉｇｉｃｅｃｌｐｅｒｄｄｖｌｎ　ｉ　ｎｙｖ 的高坪阶电压，中在高温蒸馏水中浸泡的方法效果较好，其在　 氯化钾中浸泡的方法次之，充电完成后化成电池保持一段时　Ⅲ　问的方法对消除高坪阶电压虽有一定效果，但损失容量严重，　５０℃烘干的方法基本对银电极无影响。　（通过对化成后的银电极进行处理，小了颗粒的表　２）减 ｏｉｅｅｅｔｄｓｆｒｉｅ／ｎ　ｓｒｅｂｔｒｓ］ｏｒａｏ　ｏ　ｘｄ　ｌｒｅ　　ｌｒｉｃｅｅ　ａｅｅ［．ｕｌｆｗｅｃｏｏｓｖｚｒｖｔｉＪＪｎ　Ｐ Ｓｕｃｓ２０，６１—２７　ｏｒｅ，０１９：２１１． ＲＯＢＥＲＴＯ　Ｓ．Ｓｌｅ　ｉｃｂｔｅｙｔｃｎｌｇ　ｍｐｏｅｎ　ｒｇａ　ｉｖｒｚｎ　ａｔｒ　ｅｈｏｏｙｉｒｖｍｅｔｐｏｒｎ ｆ］ｒｃｅｉｇ　ｆｔｅ４　　ｏｒＳｕｃｓＣｎｅｅｃ，ＵＳ　ｃ／ｏｅｄｎｓｏ　　１ｔＰｗｅ　ｏｒｅ　ｏｆｆｎｅ／ＰｈｓＡ ＮＴＩ２０：６．８　Ｓ．０４４５４６． 面积，降低了物质的表面活性，有助于提高贮存过程中银电极　 ３／３ｋｚ超声波金属点焊杌　５４１Ｈ　 ９０５　 ２０．１Ｏ３　Ｏ１０７１　Ｖｌ１Ｎ　１，　 http://www.6lib.com第六图书馆
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