超级电池的历史与发展：镍锌电池的优缺点及改进方案

超级电池的历史与发展：镍锌电池的优缺点及改进方案

【摘要】：本文主要综述了国内外超级电池的历史及发展，重点介绍了镍锌电池。镍锌电池的主要优点是开路电压高，可达1.6V，比能量可达50-80Wh·Kg-1，比​​功率可达200​​W-Kg-1，电池工作温度范围很宽，在-20~65℃之间，原材料来源广泛，价格低廉，不污染环境。但是镍锌电池在高倍率充放电时的效率相对较低，循环寿命相对较短。因此，为了解决镍锌电池存在的问题，本课题研究制备了一种镍锌超级电池，以弥补镍锌电池的不足，提高电池的性能。本实验制备了镍锌电池正极活性物质氢氧化镍，并用XRD对其进行了表征。 结果表明制备的正极材料既有β-Ni(OH)2又有α-Ni(OH)2，因此无法判断镍电极活性物质的电化学活性。将制备的氢氧化镍正极与购买的镍电极进行对比，研究表明购买的镍电极的可逆性优于制备的镍电极，活性物质多于制备的镍电极。对镍锌超级电池容量的研究发现，制备的镍锌超级电池的容量在25mAh左右，镍电极中活性物质的化学计量比低于锌负极中活性物质的化学计量比，电池的容量由镍电极决定。对普通镍锌电池和镍锌超级电池进行4种不同倍率的充放电测试发现，普通镍锌电池在高倍率下充放电能量效率很低，而镍锌超级电池不仅可以在高倍率下充放电，而且其能量效率随着倍率的提高而提高。 尤其是掺杂Cwt20%的镍锌超级电池在2C倍率下充放电效率（能量效率）可达85%。对普通镍锌电池和镍锌超级电池进行循环寿命测试发现，普通镍锌电池在前10次充放电循环效率可达90%以上，但40次循环后电池就无法再放电了，而制备的镍锌超级电池在100次充放电循环后效率仍可达80%以上。用Cwt5.7%制备的超级电池在200次充放电循环后效率仍可达66%，用Cwt10%制备的超级电池效率仍可达55%，用Cwt5.720%制备的超级电池在400次充放电循环后能量效率仍可达80%。