高鐵電池正極材料的精制、改性及電化學(xué)性能研究.pdf

1、高鐵電池自上世紀(jì)九十年代末問(wèn)世以來(lái)，以其綠色環(huán)保、放電電壓平坦、高比容量等誘人的優(yōu)勢(shì)成為電池領(lǐng)域研究新熱點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前高鐵電池正極材料自身的穩(wěn)定性問(wèn)題是制約其應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主要因素。本文從高鐵電池正極材料高鐵酸鉀的研究出發(fā)，組裝成模擬電池，針對(duì)高鐵酸鉀因純度導(dǎo)致的不穩(wěn)定因素，對(duì)高鐵酸鉀進(jìn)行精制、固相摻雜改性及改性精制高鐵電池電化學(xué)性能做了較為系統(tǒng)的研究。
　　 采用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鉀，亞鉻酸鹽氧化滴定法分析高

2、鐵酸鉀的純度，純度可達(dá)97％以上。運(yùn)用傅立葉紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析測(cè)試手段，分析表征了高鐵酸鉀的微觀結(jié)構(gòu)和晶體形貌。經(jīng)紅外光譜、X-射線衍射證實(shí)，合成的產(chǎn)物為精制高鐵酸鉀單相，掃描電鏡測(cè)試表明精制高鐵酸鉀外形呈長(zhǎng)而薄的片狀結(jié)構(gòu)。在精制高鐵酸鉀穩(wěn)定性研究中，考察了在干燥空氣、不同濃度氫氧化鉀溶液等不同環(huán)境對(duì)精制高鐵酸鉀穩(wěn)定性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明固體精制高鐵酸鉀在干燥的空氣中具有很好的穩(wěn)定性，

3、晶體結(jié)構(gòu)保持完好；氫氧化鉀溶液濃度越大，精制高鐵酸鉀在其中的穩(wěn)定性越高，在14mol/L氫氧化鉀溶液中精制高鐵酸鉀具有低溶解性和高穩(wěn)定性，可選擇該濃度作為精制高鐵電池的電解液。
　　 通過(guò)充放電循環(huán)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Zn/K2FeO4模擬電池的可逆性較差。本文研究氫氧化鋇對(duì)精制高鐵酸鉀的改性及對(duì)其放電性能的影響，并研究改性精制高鐵電池的循環(huán)伏安性能。結(jié)果表明：氫氧化鋇能改善精制高鐵電池的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能，20％Ba(OH)2/K2Fe

4、O4復(fù)合材料電極比單純的K2FeO4電極的放電時(shí)間和放電比容量有所提高，復(fù)合材料電極具有更高的放電電壓，在1.5V以上放電平臺(tái)能持續(xù)36.7h，放電比容量從原來(lái)的175.6mAh/g提高到242mAh/g。并且通過(guò)循環(huán)伏安分析，20％Ba(OH)2/K2FeO4復(fù)合材料電極比單純的K2FeO4電極峰形尖銳且峰面積較大，說(shuō)明添加20％Ba(OH)2可改善精制高鐵酸鉀電極的循環(huán)可逆性。在改性精制高鐵電池放電性能測(cè)試中，本文分別考察了負(fù)載、隔