纳米铋酸盐的合成及其作为碱锰电池正极掺杂剂的研究

论文摘要

碱锰电池自商品化以来,由于比能量高、使用方便等特点,在民用电池领域发挥了重要作用。现有的碱锰电池由于快速充放电和循环性能差,已经无法满足电子数码产品的使用需求。本论文对纳米KBiO3作为MnO2正极掺杂剂,纳米Ag4Bi2O5作为碱性电池正极材料并用于MnO2掺杂改性这两方面做了系统研究。首先,本文通过高浓度的KCIO+KOH混合液氧化Bi（NO3）3制备出纳米KBiO3固体,探索出最佳的合成条件,并借助XRD. FSEM. TG-DSC等方法对其结构形貌进行表征。将纳米KBiO3掺杂到EMD电极,通过恒流充放电和循环伏安测试,研究了掺杂KBiO3对EMD电极放电比容量和循环寿命的影响,并初步探讨了反应机理。其次,本文在精密控制碱度、搅拌、滴加速度和温度等反应条件下采用均相沉淀法以AgNO3和Bi（NO3）3为原料,KOH为沉淀剂,合成出纳米Ag4Bi2O5材料,并借助XRD、FSEM、TG-DSC等方法表征其形貌及内部结构。通过恒流充放电和循环伏安测试Ag4Bi2O5材料电化学性能表明,Ag4Bi2O5在碱性溶液中可以发生多电子氧化还原过程,具有良好的充放电性能,同时研究了Ag4Bi2O5电极在碱液中的电化学反应机理。将自制Ag4Bi2O5材料掺杂到MnO：正极,研究其电化学性能及掺杂机理,发现掺杂电极能激发出EMD第二个电子的电化学活性,使其在1.0V以上给出282mAh/g的比容量。对掺杂电极进行工业化中试结果表明,按照工业配比制备的掺杂电极同样能显示出良好的电化学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 化学电源
• 1.1.1 化学电源发展简史
• 1.1.2 化学电源原理及组成
• 1.1.3 化学电源发展趋势
• 1.2 锌锰电池
• 1.2.1 锌锰电池发展历程
• 1.2.2 锌锰电池原理
• 2正极'>1.3 MnO₂正极
• 2结构特征'>1.3.1 MnO₂结构特征
• 2在碱液中还原机理'>1.3.2 MnO₂在碱液中还原机理
• 2正极改性方法'>1.3.3 MnO₂正极改性方法
• 1.4 本论文研究内容及创新点
• 1.4.1 本论文研究内容
• 1.4.2 本论文创新点
• 3的制备和分析表征'>第二章 纳米KBiO₃的制备和分析表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 KOH浓度对KClO浓度的影响
• 3纯度的影响'>2.3.2 KClO浓度对KBiO₃纯度的影响
• 3）₃浓度对KBiO₃浓度的影响'>2.3.3 Bi（NO₃）₃浓度对KBiO₃浓度的影响
• 3浓度的影响'>2.3.4 KOH用量对KBiO₃浓度的影响
• 3纯度和形貌的影响'>2.3.5 后续反应时间对KBiO₃纯度和形貌的影响
• 3的结构表征'>2.3.6 纳米KBiO₃的结构表征
• 2.4 本章小结
• 3的二氧化锰电极电化学性能研究'>第三章 掺杂KBiO₃的二氧化锰电极电化学性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 实验结果与讨论
• 3的EMD形貌结构特征'>3.3.1 掺杂KBiO₃的EMD形貌结构特征
• 3对EMD电极电化学性能的影响'>3.3.2 掺杂KBiO₃对EMD电极电化学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 4Bi₂O₅的制备、分析表征和电化学性能研究'>第四章 纳米Ag₄Bi₂O₅的制备、分析表征和电化学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 表面形貌和结构表征
• 4Bi₂O₅电化学性能测试'>4.3.2 Ag₄Bi₂O₅电化学性能测试
• 4.4 本章小结
• 4Bi₂O₅的二氧化锰电极电化学性能研究'>第五章 掺杂Ag₄Bi₂O₅的二氧化锰电极电化学性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验步骤
• 5.3 实验结果与讨论
• 4Bi₂O₅的EMD形貌结构特征'>5.3.1 掺杂Ag₄Bi₂O₅的EMD形貌结构特征
• 4Bi₂O₅对EMD电极电化学性能影响'>5.3.2 掺杂Ag₄Bi₂O₅对EMD电极电化学性能影响
• 4Bi₂O₅-EMD电池中试试验'>5.3.3 掺杂Ag₄Bi₂O₅-EMD电池中试试验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书