PAA堿性聚合物電解質薄膜的研究.pdf

1、鎳氫電池具有無毒、無環(huán)境污染、無記憶效應、快速充放電等優(yōu)點,備受關注。然而到目前為止,以高能量儲氫合金如含鎂合金為負極活性物質的鎳氫電池仍未得到實際應用,主要原因是該電池在堿液中易受腐蝕,存在壽命短等問題。 人們采用了很多方法試圖降低該類電池負極材料的腐蝕程度,但成效都不明顯。固體電解質尤其是以聚合物為主體的固體電解質由于無液漏問題、易成型等優(yōu)點,越來越受到人們的重視。其中聚丙烯酸(PAA)堿性聚合物電解質是一類具有高電導率的電

2、解質。因此本論文針對含鎂合金電極存在的問題,用PAA堿性聚合物電解質取代堿性水溶液,組裝了具有高能量密度的聚合物鎳氫電池。 首先,采用溶劑法成功制備了PAA堿性聚合物電解質薄膜。 其次,對該薄膜的物相結構、熱穩(wěn)定性及電導率進行了測試分析。結果表明,隨著KOH含量的增加,晶態(tài)的PVA更加趨近于非晶態(tài)。當PAA和KOH的質量比為32:68時,該薄膜有最大的電導率(室溫),為2.7x10-2S/cm。之后隨著KOH的含量繼續(xù)增

3、加,體系中出現(xiàn)KOH的晶相,造成了體系的離子電導率下降；PAA薄膜中存在KOH-H2O相和聚合物相。聚合物相起骨架支撐作用,真正起導電作用的是KOH-H2O相。該體系電荷傳遞方式遵循Arrhenius模型；PAA電解質薄膜還具有較寬的電化學窗口,表現(xiàn)出良好的電化學穩(wěn)定性能。 最后,以PAA:KOH=32:68聚合物薄膜為電解質、含鎂AB3型儲氫合金為負極活性物質,組裝了聚合物鎳氫電池。實驗結果表明,該聚合物電池具有良好的充放電性

4、能、倍率性能、循環(huán)壽命和荷電保持能力。其0.2C放電容量為320mAh/g：充放電循環(huán)50周期后,放電容量仍可以達到288mAh/g,占最高放電容量的90％左右,高于以堿性水溶液為電解質的鎳氫電池80％的容量保持率；電池充滿電,開路放置15天后,放電容量仍能達到64mAh/g,為最高放電容量的20％左右,高于以堿性水溶液為電解質的鎳氫電池10％的荷電保持能力；交流阻抗結果表明,該AB3合金電極在以聚合物為電解質的體系中,譜圖由兩個半圓和