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1、4 2 8选 用 双 龙 电 源 材 料 ， 创 造 高 品 质 电 池 。 中 外 合 资 新 乡 双 龙 电 源 材 料 有 限 公 司 ( 0 3 7 3 - 5 4 1 0 3 2 8 ) F5 二氧化锰电极用粘结剂的研究 部再萍夏熙刘洪涛 新疆大学化学系 一一一一一一一一一一一一一一twt一一一一一一一一一 、。八女尸入长 1 .前言 二氧化锰用作电极的正极材料一直受到人们的 普遍关注， 其较低的自 放电， 较高的电极容量， 优良的 性能价格比以及丰富的原料来源使之在电池市场中 占有极其重要的地位。然而， M n O : 电极在充放电过 程中电性能急剧下降。究其原因， 可能是由以下几
2、个 方面造成的: 1 ) 深度放电时， Mn O : 晶格结构遭到破坏; 2 ) 过充时产生高价锰， 再反应生成二价锰使电极 可逆性部分丧失; 3 ) 充放电过程中， 四氧化三锰的生成和积累， 使 Mn O : 电极的电 化学活性能大大降低; 4 ) 充放电时体积变化导致活性物质颗粒之间以 及导电材料和活性物质颗粒之间接触不良。 尤其是体 积变化产生了较大的物理应力， 使得Mn O : 电极的机 械强度问题显得格外突出 U l 。因此， 在考虑有效提高 和改善Mn 0 : 电极的性能方面， 就不得不设法研究如 何增强Mn q 电极的机械强度。 使用优良的粘结剂是提高电极机械性能的一个 重要方面
3、。 但有关Mn O : 电极用粘结剂的研究至今未 见报道， 这里， 我们以不同浓度P T F E为粘结剂， 或将 其与P V A , C M C以不同体积比 组成复合粘结剂用于 M n O : 电极， 并进行一系列电化学测试， 以期找出对 M n O : 电 极充放性能有显著提高的复合粘结剂. 并从 机理上对其进行解释。 2 . 实验 2 . 1 充放电测试 将8 0 m g E M D , 2 0 m g 石墨, 1 0 m g乙炔黑碾磨均 匀， 滴加1 滴待研究粘结剂， 拌匀后装入电 池模具中， 压成片状， 加入 测试结果见图1 6 N K O H电液并平衡5 小时， 后进行 .”. J比
4、， 护1， 卜 丫 目 .， 川 卜 侧 “ e ， 内 . F ig . 1 c o n s t a n t c u r r e n t d is c h a r g e c u r e s o f t h e Mn O , e l e c t r o d e u s d e d ie e f r e n t b in d e r s 1 ) 1 . 2 Yo C M C : 6 0 纬P T F E - 6 . 5 : I t 2 ) 1 . 2 写C I V I C 6 0 写 P T F E一1 0 : 1 , 3 ) 1 5 % P T F E , 4 ) 6 0 %P T F E
5、, S ) 1 %P V A 6 0 %P T F E -6 . 5 : 1 2 . 2 循环伏安测试 将2 0 m g E M D , 2 0 m g 石墨， 1 0 m g乙炔黑与I 滴 待研究粘结剂混合均匀作为待测样接入测试电路。 扫 描范围为一l . 0 V 一十。 . 4 V， 扫描速度0 . 0 0 1 V / S . 不 同样品的扫 描电流峰列表于t o 2 . 3 分形测试 哈 尔 滨 子 木 自 动 化 有 限 公 司 电 话 : 0 4 5 1 - 6 6 6 6 3 3 2 6 6 8 6 7 7 8 传 真 : 0 4 5 1 - 6 6 6 4 2 6 0 第 2 3
6、届全国化学与物理电源学术会议论文集 4 2 9 将2 0 m g E M D , 2 0 m g 石墨， 1 0 m g 乙炔黑与1 滴 待研究 粘结剂混合均匀作为待测样接入测试电路。 分 别做开路电位为。 ， 一。 . 2 , -0 . 4 , -0 . 6 ， 一。 . 8 , 一1 . 0 V条件下的交流阻抗测试， 得到不同电位下的阻抗 数据， 再用线性回归的方法处理这些数据， 得分形测 试曲线如图2 所示。 3 . 结果与讨论 3 . 1 充放电结果讨论 _ 从放电容量和容量保持率两方面来看， 单一粘结 剂以1 5 肠的P T F E为佳， 复合枯结剂中， 1 5 % T P F E
7、， 1 . 2 Yo C M C =1 : 6 . 5体积比) 效果最好， 为最佳复 合粘结剂。 3 . 2 循 环伏安实验结果讨论 从循环伏安曲线可见， 粘结剂对M n O : 电极的峰 位影响不大， 但对峰电流有较大影响。使用最佳复合 粘结剂的样品峰电流最大， 电极内阻较小， 有利于 Mn O : 电极的性能。 3 . 3 对分形测试结果的讨论 从分形维数( D O 对相应的电位作图所得的曲线 ( 图2 ) 中可以看出: 1 ) 使用最佳复合粘结剂的M n O : 电 极的D ， 值最 大。 这说明最 佳复合粘结剂能使M n 0 ， 电 极表面更加 粗糙， 形成更多的孔隙， 并增大微粒孔径
8、， 因而电极表 面的传质传荷 效率更高， 放龟容量更大。 2 ) 使用最佳复合粘结剂的Mn 0 ， 电极分形曲线 较为平坦。 表明电极表面变化小， 电极放电平稳， 可逆 性相对较好。 3 ) 各条曲线在一。2 V处分维都降到最低值， 这 时M n O , 电 极完成第一步放电， 体系的无序性降到最 低。 4 ) 各条曲线一1 . 0 V时趋于一致， 是由于进行第 二步放电， M n - , O H “ . 0 , Mn -等产物趋于一 致 君 。 表1 不同枯结剂制作的M n o , 电极的循环伏安电流峰 样品5 %P T F E 11 5 YoP T F E 1 3 0 % P T F 0
9、6 0 %P T F E 2 . 9 5 峰电翻2 1 . A 2 1 mA 1 3 mA 1 2 . 5 . A 1 6 mA 2 . 8 5参考文献 2 . 7 5 2 . 6 5 W. H a v e r a n d K . K o r d e s c h , T h e 2 n d B a t t e r y Ma t e r i a l S y m - p o s i a m. Vo l , 2 , p . 2 3 1 , G r a z ( 1 9 8 5 ) 郭源， 刘玲. 夏熙， 电池. 2 5 ( 4 ) : 1 5 3 ( 1 9 9 5 ) 一 0 . 8 - 0 . 6
10、一 0 . 4 - 0 . 2 0 0 . 3 1 P o t e n t ia l / v ( 1 1 9 / 1 1 9 0 ) F i g . 2 T h e c u r v e s o f f r a c t a l d i m e n s i o n s o f v a r io u s Mn O, e l e c t r o d e v a r i e d w i t h t h e p o t e n t i a l s d u r i n g d i s c h a r g e . . s 1 . 2 线 C MC , 6 0 % P T F E =6 . 5 : 1 , 6 ; 5 % T P F E c , 1 5 %P T F E ; d , 3 0 0/ . P T F E ; e , 6 0 %P T F E 、 户 蔚 产 太 行 电 源 ，真 正 的 国 优 品 牌 河 南新乡 太行电源( 集团) 有限责任 公司( 国营 第七五五 厂) TAfH AN G
