王建海电化学研究：不同电极成分对电池容量的影响

王建海电化学研究：不同电极成分对电池容量的影响

作者简介：王建海(1987-)，男，助理教授，硕士，主要从事电化学研究

邮箱：@qq．com．

90大连交通大学学报第35卷

表1 不同电极组分含量

电极材料 镍网/g 氧化锌/g 锌粉/g 活性炭/g 碳含量/%

计算并测量第一个放电周期的实际容量。

第二次测量是10.3mAh，第二次测量是14.0mAh。理论上，

1号0.10290.30501，充电2小时后电池容量28mAh，充电3小时后电池容量28mAh。

2号0.10310.30881.14030.08005.7电池的容量是28.6mAh，所以意味着充电3个小时就可以充满电。

3号0.10400.30811.14280.电池充满。重复测试几次，电池容量约为

4号0.10380.30801.13430.是25mAh。

5号 0.10360.30631。

制备好的1、2、3、4号电极分别

采用镍电极制备电池，中间膜采用聚乙烯薄膜，电解液

液体为6mol/LKOH。

1.3 电池容量测试

镍锌电池理论比能量为345Wh/kg，实际比能量

量在50至80Wh/kg之间，实际比能效为

14.5%～23.2%，负极材料1gZn的理论容量应为

电池容量为819.7mAh，购买的镍电极含有Ni

积极的

该物质含量为0.14克，理论容量为151.66mAh。

制备的镍锌超级电池Zn负极活性材料远大于

采购的镍正极材料含量使得制备的镍锌超级

5级电池的容量是以镍电极为基准计算的。

极片，Zn粉含量1.7324g，ZnO含量0.3063g，

在恒流20mA条件下进行两次充电放电测试。

放电时间为1h，放电截止电压为1.2V，然后继续充电3h。

连续放电，截止电压1.2V。

1.4 镍锌超级电池不同倍率充放电测试

制备的电极1、2、3、4作为镍锌超电极。

电池负极材料用来制备镍锌超级电池，然后将其土地

电池测试系统在不同时间测试四种不同的电池。

充电速率为0.4C、0.8C、1.2C、1.6C、2.0C。

放电測試。

1.5 镍锌超级电池寿命测试

从不同的充放电速率中选择充放电效率

最高放电容量是在最高倍率条件下充放电。

环寿命测试。

1.6 三种不同镍锌超级电池充放电曲线对比

从三组超级电池寿命测试来看，每块电池之前

在 50 个周期中（因为前 50 个周期

比较）选择充电和放电曲线，然后进行比较。

2 实验结果与讨论

2.1 电池容量

制备的5号电池的充放电循环如图1所示

如图所示，电池的实际放电容量由公式Q=

∫

乌德特

图1 电池容量测试

2.2 碳含量对不同倍率放电的影响

分别采用制备好的1、2、3、4号超级镍锌电池

充电放电测试分别在0.4C、0.8C、1.2C、1.6C和2.0C下进行。

图2：镍锌电池1号电池倍率放电测试

表2 不同倍率条件下电池充放电效率%

不同放大倍数 0. 4C 0. 8C 1. 2C 1. 6C 2. 0C

第一次 40 30 67 87 89

2号电池第2次 43 37 55 65 78

第三次 38 34 44 63 76

第一次 26 33 41 56 66

AA电池第二次 27 36 55 66 76

第三次 32 49 59 71 80

第一次 43 55 67 72 78

AA电池第二次 52 61 70 77 80

第三次 56 65 74 79 84

第5期 王建海等：镍锌超级电池研究 91

从图2可以看出，未掺杂C的Ni-Zn电极具有

电池在高倍率放电下工作效果不佳。以 2C 倍率放电时，

能量效率几乎为零，说明镍锌电池的高倍率放电效率

结果比较差，对2号至4号电池进行了五种不同倍率条件下的测试。

重复试验三次，电池充放电效率参数如表2所示。

从表2可以看出，电池经过碳处理

可进行高倍率充放电，且充放电效率随倍率提高。

添加并增加。

2.3 碳含量对超级电池循环寿命的影响

测量 2C、3、4 节电池的循环寿命

循环寿命试验是在有（50 mA）和没有

对C的Zn电极在0.8C（20 mA）下进行了寿命测试。

如图3所示，可以看出镍锌电池的充电和放电

（一）普通镍锌电池

（b）超级电池

图3 碳掺杂对电池寿命的影响

经过20次循环后，充放电效率仅为20%。

寿命短。C掺杂的Ni-Zn超级电池的充放电寿命远短于

高于未掺杂的 C Ni-Zn 电池，在前 100 次循环中

10%C掺杂的充放电效率最高,但随着循环次数的增加而下降。

衰减的增加相当厉害，C掺杂20%循环200次

效率保持在85%左右，循环寿命远远

优于普通镍锌电池。

3 结论

（1）通过电池容量测试，发现制备的电池容量

容量为25mAh；

（2）镍锌电池在高放电率时，充放电效率相对较低。

低，在2C放电下无法放电，而超级镍锌

该电池不仅可以进行高倍率充电和放电，而且

电效率（能量效率）随放大倍数的增加而增大；

（3）超级镍锌电池的循环寿命远远高于普通电池。

镍锌电池在碳含量为20%时循环寿命最长。

经过200次放电循环后，其效率仍然保持在85%左右。

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锌超的研究

王旭升 杨董旭

（中国科学技术振兴院）

:一种新型的Zn-Ni材料是由Zn-Ni与

超级锌的R表明超级

-锌电池的容量约为25mAh。-锌电池的测试

四次方下的超级锌发现-锌

共享较低，在高速率的情况下。20%掺杂的

tery 有生命。

:-锌 ;;锌阳极