锌铟合金电沉积规律及其在高能碱锰电池中应用的研究

摘要

锌锰电池采用锌粉作为电池的负极材料,锌资源丰富、价格低廉、毒性小、易处理,但是锌作为电极材料使用存在枝晶、形变、钝化和腐蚀等问题,目前,解决这些问题的主要方法是加入汞及其氧化物.由于汞有毒,对环境造成污染,世界各国制定措施严格限制汞在电池中的使用.在碱性化率逐年提高的情况下,无汞碱锰电池成为锌锰电池发展的主要方向,各电池公司都在努力提高碱锰电池的性能,对生产工艺、材料和设备进行了不断的改进.在无汞碱锰电池的生产中,负极铜集流体的表面处理是影响电池性能的关键技术之一,该文以寻找代汞材料为目标,采用快速电镀法在铜集流体表面沉积高氢过电位的铟或锌铟合金层,对镀层的生产工艺和电沉积规律作了初步的研究,并将沉积不同镀层的集流体装配成电池进行了放电实验,主要的实验及结果如下:1.通过实验得到电沉积锌、铟和锌铟合金的最佳工艺,其中电沉积锌铟合金的工艺和电沉积规律未见文献报道.研究了镀液中各组分的浓度、电流密度、pH值等因素对电沉积锌铟合金的影响,结果发现,随着镀液pH值的升高,合金镀层中铟的含量增大;2.锌铟合金电沉积属于异常共沉积.用电化学方法测定了锌铟合金电极的阴极极化曲线,循环伏安曲线、Tafel曲线和电化学稳定曲线,计算了合金电极的析氢反应动力学参数,并与其他电极进行了比较分析.结果表明,电沉积铟或锌铟合金能有效增大铜集流体的阴极极化,抑制析氢反应.在碱性体系中,镀锌铟合金和镀铟集流体具有较好的电化学稳定性.3.将沉积不同镀层的集流体装配成电池,在相同条件下进行放电实验.结果表明,使用表面电沉积铟或锌铟合金的集流体生产的无汞碱锰电池性能稳定,各项实验数据超过GB/T7112-1998标准.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

一.引言

二.汞在碱锰电池中的作用

三.铟的物理和化学性质

四.铟在碱性锌锰电池中的使用形式

五.铟在碱性锌锰电池中的代汞作用

六.本论文的主要工作

参考文献

第二章电沉积Zn-In合金及电化学性能的研究

第一节影响Zn-In合金电沉积的因素

第二节镀层电化学性能研究

参考文献

第三章Zn-In合金集流体在电池中的应用

参考文献

第四章结论

附录

致谢