电极与电解液添加剂对铁镍电池负极性能的影响

摘要

近年来，电动汽车的发展对作为能量源的动力电池提出了更高的要求，铁镍电池因为具有理论比能量高、循环寿命长、环境友好、安全系数高等优点受到关注。但是，发展到现在铁镍电池的铁电极仍然存在易钝化、析气严重等问题需要解决。因此，本论文将从Fe3O4制备方法、电极添加剂、电解液添加剂三个方面进行探索，旨在解决铁电极存在的一些问题。
　　采用沉淀氧化法合成了纳米Fe3O4铁电极材料，尺寸为80-100nm，结晶度好，电化学活性面积大，能减缓钝化。由该材料制成的电极0.1C首次放电比容量达到260mAh/g。
　　通过向电极中掺杂金属氧化物、金属硫化物、储氢合金粉共计11种添加剂，发现无论是简单机械混合还是与Fe3O4复合，NiS均表现出优良的掺杂性能，进一步探究发现NiS的掺杂量为10％时电极性能最佳，0.1C的放电比容量480mAh/g，50次循环容量始终维持在450-525mAh/g之间；而且掺杂NiS还提高了电池的低温性能，5℃时0.1C的放电比容量为380 mAh/g，而同条件下的对照电极放电比容量仅为130 mAh/g，提高192%；自放电测试表明掺杂NiS不会加速电池的自放电，静置6天后的电池端电压高达1.35 V。掺杂储氢合金粉的结果表明虽然LaNi5能够吸收充电产生的H2，形成LaNi5H6，参与充放电反应，但是作用有限，并不适合作为吸氢剂在铁镍电池铁电极中使用。
　　通过向电解液中添加有机、无机共计6种添加剂，发现添加0.03mol/L的Na2S能够提高电池的高倍率放电性能，0.1C放电比容量为580mAh/g，1C放电比容量为420 mAh/g；而且掺杂Na2S能提高电池的高低温性能，5℃时0.1C放电比容量为550mAh/g，40℃时0.1C放电比容量为650mAh/g；自放电测试表明掺杂Na2S不会引起电池的自放电，搁置6天后电池端电压依旧高达1.33V，所以Na2S是比较理想的电解液添加剂。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的与意义

1.2 铁镍蓄电池的发展历史与研究现状

1.3 铁镍蓄电池简介

1.4 铁负极存在的问题及解决方法

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 实验所需材料与表征手段

2.1 实验所需化学药品及材料

2.2 实验所用设备仪器

2.3 合成材料

2.4 电极制作及单体电池组装

2.5 电池或电极性能测试与材料表征

第3章 纳米Fe 3O4及添加剂对电极性能的影响

3.1 纳米Fe3O4制备方法的选择

3.2 金属氧化物对铁电极性能的影响

3.3 金属硫化物对铁电极性能的影响

3.4 金属硫化物与Fe3O4复合材料对铁电极性能的影响

3.5添加剂NiS有效作用离子的探索

3.6 NiS含量对铁电极性能的影响

3.7 储氢合金粉对铁电极性能的影响

3.8 本章小结

第4章 电解液添加剂对电池性能的影响

4.1 有机电解液添加剂对铁电极性能的影响

4.2 无机电解液添加剂对铁电极性能的影响

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢