电解液对水系可充电池MnO2正极电化学性能的影响.pdf
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1、Aug u s t 物理化学学 E ( W u l i Hu a x u e Xu e b a o 1 A c t a尸 矗 - C h i m S i n 2 0 1 6 , 3 2( 8 ) , 2 0 0 7 2 0 1 7 2 0 0 7 Ar t i c l e 白守礼 d oi :1 0 3 8 6 6 PKU W HXB2 01 6 0 42 61 r ww wh x b p k u e d u C 1 3 电解液对水系可充电池 Mn O2 正极电化学性能的影响 李欣 文越华 , 程杰 曹高萍 杨裕生 1 ,2 李殿卿 ( 北京化工大学理学院,北京 1 1 0 1 5 9 ; 北
2、京防化研究院,北京 1 0 0 1 9 1 ) 摘要:研究了水系电解液中L j 、Z n 和 Mn 阳离子对具有不同晶型结构和形貌的Mn O 正极电化学性能的 影响,探讨其储能机理。结果表明,在不含 Mn ( 1 1 ) 离子的水溶液中,Mn O 电极所表现的电化学性能趋同,容 量低,衰减快。含有Z n 离子的水溶液中,Mn Oz 电极因二价锌离子的嵌入 脱出,容量明显提升,但衰减严 重。当溶液中同时含有Z n 、Mn 离子时,基于 Mn 。 和Z n 离子之间的协同作用和Mn 离子氧化 还原反应 过程的作用,有效抑制 Mn Oz 颗粒的聚集和结构塌陷,削弱碱式硫酸锌杂质不利的影响,保持 了锌
3、离子在 Mn O 电极中嵌入- 脱出的高容量特性( 2 0 0 mA h g ,电流密度:1 0 0 mA g ) ,及良好的循环稳定性。 关键词 :水系可充电池;Mn O ;电解液;锌锰离子存储 中图分类号:06 4 6 E ffe c t o f El e c t r ol y t e on t h e El e c t r oc h e m i c a l Pe rfor man c e o f t h e Mn 02 Ca t h od e f or Aqu e ou s Re C h ar g e a bI e Ba t t e r i e s BAI Sh o u L i L I
4、Xi n W EN Yu e Hu a l CHENG J i e CAO Ga o Pi n g Y ANG Yu Sh e n g L I Di a n - Qi n g , ( F a c u l t y o f S c i e n c e , B e ij i n g U n i v e r s i ty o fC h e m i c a l T e c h n o l o g y , B e ij i n g 1 1 0 1 5 9 , P R C h i n a ; 2 R e s e a r c h I n s t i t u t e o fC h e mi c a l De f
5、 e n c e , B e ij i n g 1 0 0 1 9 1 , R C h i n a ) Ab s t r a c t : Th e e ff e c t o f L i Z n a n d Mn i o n s i n a q u e o u s s o l u t i o n o n t h e e l e c t r o c h e mi c a I p e r f o r ma n c e o f t h e Mn O2 c a t h o d e c h a r a c t e r iz e d b y d i 仟 e r e n t c r y s t al s t
6、r u c t u r e s a n d mo r p h o lo g i e s wa s i n v e s t i g a t e d Th e e n e r g y s t o r a g e me c h an i s m o f Mn O2 i n t h e mix e d s o l u t i on wa s p r o b e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t j n a q u e o u s s o l u t i o n wi t h o u t Mn i o n s v a r io u s Mn O2 e l e c
7、t r o d e s e x h i b i t s i mi l a r e le c t r o c h e mi ca I p e rf o r man c e wit h I O W c a p a c i t y a n d s e v e r e a t t e n u a t i o n 1 n a n a q u e o u s s o l u t i o n wi t h Zn i o n s , t h e ca p a c it y o f Mn O2 e le c t r o d e s i S e n h a n c e d wh i c h c a n b e a
8、 t t r i b u t e d l O i n s e r t i on e x t r a c t i o n o f z i n c ion s Ho we v er 1 h e d e c a y o f l h e c a p a c i t y i S d r a s t i c W h e n a q u e o u s s o l u t i o n s c o n t a i n i n g Mn an d Zn i o n s a r e u s e d, p a r t i c l e a g g r e g a t i o n a n d c rys t a l s
9、 t r u c t u r e c o l l a p s e O f Mn O2 a r e e ff e c t iv e l y p r e v e n t e d o wi n g t o t h e s y n e r gis t i c e f f e c t o f z i n c an d man g a n e s e i o n s a n d t h e r e d o x r e a c t i o n p r o c e s s o f Mn lo n s T h e n e g a t iv e i n f l u e n c e o f t h e Z n S
10、O4 3 Z n ( OH) 2 i mp u r i t y i S a l s o we a k e n e d A s a r e s u l t t h e h i g h c a p a c it y o f Mn O2 ele c t r o d es r e s u l t i n g f r o m i n s e r t io n e x t r a c t i o n o f z i n c i o n s i s ma i n t a i n e d ( - 2 O 0 mA h g a t 1 0 0 mA g ) wi t h e x c e l l e n t c
11、y c l i n g s t a b i l it y Ke y Wor d s: Aq u e o u s r e c h a r g ea b l e b a t t ery; Ma n g a n e s e d i o x i d e ; E l e c t r o l y t e ; Zi n c a n d ma n g a n e s e i o n s t o r a ge 1 引 言 开 发可再生 能源 ,发展分布式供 电技术 ,减 少人类对 化石 能源 的依赖 ,对 电池技术 在寿命 、 成本、安全性 、环保 、比能量和 比功率等性 能提 Re c e i v e d :
12、 Fe b r u a r y 1 5, 2 01 6; Re vi s e d : Ap r i l 25 , 2 01 6 ; Pu b l i s h e d O n We b : Ap r i l 2 6 , 2 0 1 6 Co r r e s p o n d i n g a u t h o r s WE N Y u e - Hu a , E ma i l : we n y u e h u a 1 2 6 c o m; T e l : + 8 6 一 l 0 - 6 6 7 4 8 5 4 3 L I Di a n Qin g , E ma i l : l i d q ma i l
13、b u c t e d u c a T h e p r o j e c t wa s s u p p o r t e db yt h e B e ij i n gKe yL a b o r a t o ry o f Ad v a n c e dC h e mi c a l E n e r g y S t o r a g e T e c h n o l o g y a n dMa t e r i a l ( Z1 2 1 1 0 9 0 0 2 8 1 2 0 1 9 ) 先进化学蓄电技术与材料北京市重点实验室项目( Z 1 2 1 1 0 9 0 0 2 8 1 2 0 1 9 ) 资助 Ed
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