摘要
当今社会，由于化石燃料而引起的环境隐患日趋严峻，开发一种高效清洁的能源存储系统已刻不容缓。可充电电池在缓和能源与环境污染方面拥有巨大的潜力。其中镍锌二次电池拥有高比能量、无毒、低成本等优势，但受限于其较差的循环特性。这主要是由锌负极的枝晶生长、形变及钝化等问题导致的。 本文以锌铝水滑石作为镍锌电池负极材料的基础上，探究了材料添加剂银对其电化学性能的影响。并在此基础上，进一步研究电解液添加剂乙醚和聚丙烯酰胺对银/锌铝水滑石复合材料电化学性能的影响及在镍锌电池中的应用，具体如下： （1）银/锌铝水滑石（Ag/ZnAl-LDH）复合材料的制备及其电化学性能研究。使用化学还原法，在ZnAl-LDH表面沉积一层导电相Ag，合成了Ag/ZnAl-LDH复合材料。通过调控Ag的含量，结合SEM形貌和电化学性能分析来优化Ag/ZnAl-LDH的性能。当Ag含量为6.08wt%时，导电相Ag在ZnAl-LDH表面分布密集且均匀。电化学交流阻抗测试结果显示，Ag/ZnAl-LDH的电荷转移电阻远小于ZnAl-LDH，证明Ag的添加可以改善ZnAl-LDH电极的导电性，从而使Ag/ZnAl-LDH拥有良好的电化学性能。Ag/ZnAl-LDH电极能够以398mAh/g的高放电比容量稳定循环250次。 （2）电解液添加剂乙醚对Ag/ZnAl-LDH电极电化学性能的影响研究。在充电-放电过程中，乙醚吸附于锌电极表面，改善锌电极的沉积状态。电化学性能测试表明，当乙醚含量为2vol%时，可以有效降低Ag/ZnAl-LDH负极材料的阻抗，并且Ag/ZnAl-LDH电极稳定循环时放电比容量高达410mAh/g，并能够稳定充放电380轮。由SEM图像可以观察到锌沉积层平滑且均匀，因而乙醚可以有效抑制锌枝晶的生长。 （3）电解液添加剂聚丙烯酰胺（PAM）对Ag/ZnAl-LDH电极的电化学性能的影响。由电化学性能测试结果可知，当PAM含量为0.9g/L时，Ag/ZnAl-LDH电极稳定循环时的放电比容量高达420mAh/g，并且稳定充放电750轮，在860轮循环后仍有最高放电比容量的80%，呈现出优异的循环稳定性。SEM结果表明，PAM能够有效改善锌负极的沉积状态。
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