电池用银镁合金银粉的制备与性能研究

论文摘要

传统化学方法制备的活性银粉,其电化学活性和堆密度能满足电极性能的要求,但是它不具有流动性,只能采用人工铺粉模具压制的方法制作电极。本文采用全新的活性银粉的制备方法,独立研发出银镁合金粉烧结氧化处理的新工艺。制备的银粉除了具有传统化学方法制备的活性银粉的性质,还具有流动性。这种制备方法的成功是实现银电极机械自动辊压的必要条件。论文首先通过正交试验考查了熔炼方式、氧化温度、氧化时搅拌次数、酸处理方式对活性银粉性能的影响,初步确定了制备银粉的工艺条件。然后详细探讨了氧化时间、氧化温度、合金镁含量对活性银粉性能的影响。应用数理统计方法分析了试验数据,确定以相对镁含量为5.5%的银镁合金作为制备活性银粉的原料,LO气烧结氧化相对温度为120℃～132℃,氧化时间为1.5h。经过有机酸处理后静置24h,得到的银粉活性达到70%以上,堆密度为1.1～1.25 g/cm3,流动性为0.5g/s,略高于直接酸化法制备的银粉。银粉颗粒粒径分布均匀并且集中,粒径小于45μm颗粒少于总量的10%,适于压制厚度低于0.4mm的薄型极板。采用扫描电镜(SEM)对合金颗粒、氧化后的颗粒和银粉颗粒的形貌进行了观测,并分析了银粉颗粒结构对辊压电极质量的影响。用本方法制备的活性银粉辊压成电极装配的产品试验电池,性能测试结果表明:在相同参数设计和大电流负载下,电池的电压和容量性能均高于以传统活性银粉压制的电极装配成的电池。本文构画了扩大生产的前景,提出了全自动辊压电极设备的基本集成功能的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 锌-银电池简介
• 1.2 电池用活性银粉的制备现状
• 1.2.1 化学制备活性银粉的反应原理及制备方法
• 1.2.2 各种活性银粉的基本特性
• 1.3 活性银粉的研究情况
• 1.4 本课题研究开发内容的意义
• 1.5 小结
• 第二章 活性物质银的性质
• 2.1 银及其氧化物的性质
• 2.1.1 银的一价和高价银氧化物的性质
• 2.1.2 银氧化物的稳定性
• 2.1.3 银电极阳极氧化和阴极还原特性
• 2.2 活性银粉的技术指标分析
• 2.3 电极活性银粉主要技术指标的测试方法
• 2.3.1 银粉的活性测试
• 2.3.2 银粉的堆密度和流动性测试
• 2.3.3 银含量和杂质含量的测试
• 2.4 小结
• 第三章 银镁合金熔炼及活性银粉制备过程的试验研究
• 3.1 镁及化合物基本性质
• 3.2 银镁合金的状态图及其基本性质
• 3.3 银镁合金的熔炼试验和分析
• 3.3.1 银镁合金熔炼的预备试验
• 3.3.2 合金熔炼和活性银粉制备的综合探索试验
• 3.3.3 银镁合金熔炼条件确定及分析
• 3.4 银镁合金LO 烧结氧化过程反应机理和控制（组分、温度、时间）
• 3.4.1 LO 烧结氧化相对温度及时间对银粉性能影响的试验分析
• 3.4.2 LO 烧结氧化温度变化对银粉性能影响规律的试验分析
• 3.5 相同LO 烧结氧化温度下合金组分变化对银粉性能影响的机理
• 3.6 熔炼银镁合金状态试验分析
• 3.7 银镁合金银粉堆密度及流动性对辊压电极的影响
• 3.8 结果及讨论
• 第四章 银镁合金活性银粉的电极性能和实际应用
• 4.1 银镁合金活性银粉的电极性能
• 4.1.1 粉末微孔电极的循环伏安特性
• 4.1.2 大电流放电电池考查试验
• 4.2 高功率型某水中兵器用XYG170A 电池及电池性能试验结果
• 第五章 结论
• 5.1 本开发试验研究的基本结论
• 5.2 讨论和建议
• 5.2.1 讨论
• 5.2.2 建议
• 参考文献
• 8（2⁷） 正交试验分析'>附录一 L₈（2⁷） 正交试验分析
• 5（5⁴）试验的回归方程'>附录二 U₅（5⁴）试验的回归方程
• 附录三 三种银镁合金的X 射线衍射光谱图
• 附录四 俄罗斯的流动性银粉的技术要求
• 4（2³）正交试验分析'>附录五 两个L₄（2³）正交试验分析
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢