基于不同储能机制水系锌离子电池正极材料的改性与展望 被引量：1

1

作者 燕静璇 张宁霜 +2 位作者 李世友 王梦雅 李小华 《精细化工》 北大核心 2025年第1期48-61,共14页

目前,水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破,但普遍存在结构稳定性差、易溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题,需要进一步地研究和取得关键性技术的支持。MnO_(2)作为AZIBs正极材... 目前,水系锌离子电池(AZIBs)的正极材料已取得了许多引人瞩目的突破,但普遍存在结构稳定性差、易溶解、材料骨架间存在严重的静电相互作用和导电性差等亟待解决的问题,需要进一步地研究和取得关键性技术的支持。MnO_(2)作为AZIBs正极材料的储能机制较其他材料复杂且一直存在争议,是限制Zn//MnO_(2)电池应用的主要因素。该文总结了最新MnO_(2)基正极材料的特征和储能机制,回顾了MnO_(2)基正极材料的基本问题和对应原因,探讨了最近研究中的优化策略。最后,基于MnO_(2)在不同储能机制中存在的问题,结合最新研究进展,提出了一系列推动Zn//MnO_(2)电池商业化的关键性挑战,对AZIBs未来的研究趋势进行了展望。 展开更多

关键词 水系锌离子电池 二氧化锰 正极材料 储能机制 优化策略

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锌电积体系Zn-MnO_(2)同槽电解电化学分析 被引量：4

2

作者 裴启飞 郭孟伟 +3 位作者 邵伟春 王恩泽 高明远 张启波 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期322-331,共10页

基于循环伏安法、线性伏安法和电化学交流阻抗谱等分析测试并结合电解实验,系统解析了Zn-MnO_(2)同槽电解的电化学过程。研究结果表明:体系中Zn^(2+)的还原和Mn^(2+)的氧化在Mn^(2+)浓度低于10 g/L时互不干扰;Mn^(2+)的电氧化过程受电... 基于循环伏安法、线性伏安法和电化学交流阻抗谱等分析测试并结合电解实验,系统解析了Zn-MnO_(2)同槽电解的电化学过程。研究结果表明:体系中Zn^(2+)的还原和Mn^(2+)的氧化在Mn^(2+)浓度低于10 g/L时互不干扰;Mn^(2+)的电氧化过程受电极界面钝化影响,提高Mn^(2+)浓度对同槽电解有利,但Mn^(2+)浓度过高会使氧化性MnO_(4)^(-)生成量增多,导致阴极Zn被化学氧化溶解;升高体系温度能改善Zn-MnO_(2)同槽电解效果,但过高的电解温度(≥80℃)会加速Zn的腐蚀。较优的Zn-MnO_(2)同槽电解条件为:Mn^(2+)浓度为10 g/L,阴阳极电流密度分别为40 mA/cm^(2)和10 mA/cm^(2),电解温度为60℃。该条件下,阴阳极电流效率分别为94.81%和12.16%,吨锌能耗为2456.58 kW·h,阳极产物为ε-MnO_(2)。 展开更多

关键词 锌电积 二氧化锰电解 同槽电解 阳极钝化 电流效率 高效电解

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锰氧化物正极材料的低温焙烧制备及电化学性能

3

作者 刘宝成 陈思含 +2 位作者 黄燕 熊利芝 向延鸿 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1919-1924,1948,共7页

以电解锰阳极泥(EMAM)为原料,利用焙烧活化法制备了水系锌离子电池(AZIBs)锰氧化物正极材料,通过XRD、TGA、SEM及电化学性能测试考察了氮气氛围下,不同焙烧温度(300、425、575℃)对锰氧化物正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结... 以电解锰阳极泥(EMAM)为原料,利用焙烧活化法制备了水系锌离子电池(AZIBs)锰氧化物正极材料,通过XRD、TGA、SEM及电化学性能测试考察了氮气氛围下,不同焙烧温度(300、425、575℃)对锰氧化物正极材料的结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,氮气氛围下焙烧提高了锰氧化物正极材料的衍射峰强度和结晶度,材料呈现出片状和颗粒状形态,团聚现象减少,空隙增加;随着焙烧温度的提高,锰氧化物正极材料物相逐渐从α-MnO_(2)转变为Mn_(2)O_(3)与Mn_(3)O_(4);焙烧使锰氧化物正极材料的首次放电比容量、倍率性能和循环性能得到提升,材料具有较小的瓦尔堡系数和更快的Zn^(2+)扩散速度。其中,焙烧温度300℃制备的锰氧化物正极材料(300-EMAM)表现出更好的电化学性能,在5 C倍率下,300-EMAM的初始放电比容量为232 mA·h/g,循环100圈后仍能保持190 mA·h/g的放电比容量;300-EMAM电极具有较低的接触电阻(33.6Ω)和电荷转移电阻(816.3Ω)。 展开更多

关键词 水系锌离子电池 正极材料 二氧化锰 电解锰阳极泥 功能材料

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锌电解阳极泥氧化亚铁离子的工艺研究

4

作者 代晓博 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第5期670-674,722,共6页

文中采用主要成分为MnO2的锌电解阳极泥氧化锌焙砂浸出液中的亚铁离子,达到除铁的目的。研究了锌电解阳极泥氧化亚铁离子过程中的反应温度、反应时间、搅拌速度、阳极泥粒径、液固比等工艺条件对亚铁离子氧化率的影响。实验结果表明,在... 文中采用主要成分为MnO2的锌电解阳极泥氧化锌焙砂浸出液中的亚铁离子,达到除铁的目的。研究了锌电解阳极泥氧化亚铁离子过程中的反应温度、反应时间、搅拌速度、阳极泥粒径、液固比等工艺条件对亚铁离子氧化率的影响。实验结果表明,在反应温度为85℃、反应时间为60 min、搅拌速度为500 r/min、阳极泥粒径为0.154 mm、液固比为14∶1(单位:mL/g)的较优工艺条件下,亚铁离子的氧化率高达99.80%。此工艺使锌冶炼企业产生的电解阳极泥得到了高效利用,不仅充分利用了资源、降低了生产成本,同时解决了固废堆存引起的环境问题。 展开更多

关键词 锌电解阳极泥 二氧化锰 亚铁离子 氧化率

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电解锰阳极泥的除杂活化及应用 被引量：14

5

作者 陶长元 李东海 +1 位作者 刘作华 邹开云 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期121-124,共4页

采用稀H2SO4[w（NaCl）=5%]酸浸处理后,电解锰阳极泥中的MnO2含量由42%-59%提高到87%-93%,MnO2的晶体结构得到改善、电化学性能提高。用所得MnO2制成的R20电池,3.9Ω、0.9 V连放时间超过290 min。

关键词 电解锰阳极泥 除杂 二氧化锰(MnO2) 锌锰干电池

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硫化铅还原硫酸浸出锌电解阳极泥中二氧化锰的试验研究 被引量：1

6

作者 向平 冯其明 +2 位作者 钮因健 肖功明 刘伟琪 《江西有色金属》 2010年第3期92-96,共5页

对株冶电解锌阳极泥开展了用PbS做还原剂硫酸还原浸出二氧化锰的试验研究,纯PbS矿物样还原浸出试验考察了PbS颗粒细度、PbS与MnO2摩尔比、硫酸与MnO2摩尔比、浸出反应温度、浸出反应时间等因素对锰浸出率的影响,试验结果表明,PbS颗粒越... 对株冶电解锌阳极泥开展了用PbS做还原剂硫酸还原浸出二氧化锰的试验研究,纯PbS矿物样还原浸出试验考察了PbS颗粒细度、PbS与MnO2摩尔比、硫酸与MnO2摩尔比、浸出反应温度、浸出反应时间等因素对锰浸出率的影响,试验结果表明,PbS颗粒越细,与MnO2接触的表面积就越大,锰浸出速度就越快;PbS与MnO2摩尔比、硫酸与MnO2摩尔比、浸出反应温度、浸出反应时间等对锰的浸出速度有很大影响,在采用0.037～0.074mm的纯PbS条件下,试验获得的最佳浸出条件是PbS∶MnO2摩尔比>0.5,H2SO4∶MnO2摩尔比3,浸出反应温度90℃,时间2h.在较佳条件下用0.037～0.074mm纯方铅矿样做还原剂可获得锰浸出率85%以上的试验指标,在同样条件下用实际硫化铅浮选精矿样做还原剂可获得锰浸出率93%以上的试验指标.实际PbS浮选精矿样还原浸出试验表明ZnS和FeS2等其它硫化矿物对二氧化锰存在协同还原浸出作用,协同还原浸出作用造成浸出液含杂升高,浸出渣中铅含量降低.因此,如果需要利用含Mn2+浸出液制备高纯的锰产品,同时为了便于浸出渣配料入炉冶炼,宜采用品位较高的PbS浮选精矿样做还原剂. 展开更多

关键词 锌阳极泥 二氧化锰 硫化铅 硫酸铅 还原浸出 硫酸浸出

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二氧化锰与过氧化氢联合氧化除铁技术在湿法锌冶炼中应用研究

7

作者 刘安强 《中国有色冶金》 CAS 北大核心 2023年第3期20-25,共6页

近年来,西北铅锌冶炼厂锌精矿矿源复杂多变,焙砂含残硫及亚铁较高,需加更多的锰矿粉以还原亚铁,导致系统锰离子含量上升,电解直流电单耗上升。基于此,研究提出了二氧化锰与过氧化氢联合氧化除铁技术,并采用单因素条件试验法考察溶液pH... 近年来,西北铅锌冶炼厂锌精矿矿源复杂多变,焙砂含残硫及亚铁较高,需加更多的锰矿粉以还原亚铁,导致系统锰离子含量上升,电解直流电单耗上升。基于此,研究提出了二氧化锰与过氧化氢联合氧化除铁技术,并采用单因素条件试验法考察溶液pH值、浸出温度、锰矿粉和H2O2按不同比例结合使用对沉矾上清溶液氧化率的影响。结果表明,最佳条件:溶液终点pH值控制在4.8~5.2,浸出温度为60~70℃,氧化槽锰矿粉加入量为理论加入量的0.6倍,氧化剂H2O2加入量为理论加入量的1.0~1.3倍,氧化率较佳,Fe2+的氧化率为92%,测得溶液锰离子为5~6 g/L。在生产中,锰含量保持在3~6 g/L,每吨锌直流电单耗可保持在3 000 kWh以下,按年产22万t阴极锌计算,可节约成本194.9万元。该技术的成功应用,对湿法炼锌指标提升起到了积极作用。 展开更多

关键词 联合:湿法炼锌:氧化 二氧化锰 过氧化氢 锰离子 耗电量 阴极锌

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基于不同晶型二氧化锰和锌复合金属的锌离子电池电化学性能研究 被引量：2

8

作者 常子文 康庄 +2 位作者 刘文宝 牟建 徐成俊 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期107-110,119,共5页

为了进一步提高锌离子电池的性能,同时对电池正极和负极进行设计。首先以过硫酸铵[(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)]与硫酸锰(MnSO_(4))为原料,通过调节原料不同浓度比,利用液相共沉淀法合成了不同晶型的二氧化锰(MnO_(2)),研究发现随着(NH_(4))... 为了进一步提高锌离子电池的性能,同时对电池正极和负极进行设计。首先以过硫酸铵[(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)]与硫酸锰(MnSO_(4))为原料,通过调节原料不同浓度比,利用液相共沉淀法合成了不同晶型的二氧化锰(MnO_(2)),研究发现随着(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)∶MnSO_(4)摩尔浓度比的增大,MnO_(2)晶型由海胆状γ-MnO_(2)逐渐转变成细棒状α-MnO_(2)。通过将MnO_(2)粉末样品制成锌离子电池正极材料,并组装电池测试电化学性能后发现,海胆状γ-MnO_(2)相比于细棒状α-MnO_(2)具有更高的比容量,在0.1A/g的电流密度下γ-MnO_(2)可达到354mAh/g的高放电比容量,而α-MnO_(2)的放电比容量为200mAh/g。其次以锡为基底通过电沉积锌制备了锡/锌(Sn/Zn)金属复合负极改进了负极性能。最后选取高容量的γ-MnO_(2)为正极并匹配Sn/Zn负极装配成γ-MnO_(2)||Sn/Zn锌离子电池,其在1A/g的电流密度下循环1000圈依旧维持125mAh/g的容量。 展开更多

关键词 液相共沉淀法 二氧化锰 晶型转变 锡/锌负极 锌离子电池

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水系锌离子电池二氧化锰正极的储能特性及机理研究进展 被引量：8

9

作者 张华旭 亨瑞 +1 位作者 刘昊 廖立兵 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期464-473,共10页

水系锌离子电池在大型储能等领域具有很高的应用价值和发展前景。目前,水系锌离子电池的正极材料研究主要集中在锰基化合物(如二氧化锰、三氧化二锰、三氧化三锰等)、钒基氧化物以及普鲁士蓝类似物等材料。其中,二氧化锰具有电化学性能... 水系锌离子电池在大型储能等领域具有很高的应用价值和发展前景。目前,水系锌离子电池的正极材料研究主要集中在锰基化合物(如二氧化锰、三氧化二锰、三氧化三锰等)、钒基氧化物以及普鲁士蓝类似物等材料。其中,二氧化锰具有电化学性能优良、储量丰富、价格低廉及安全环保等优势,成为当前最受关注的一类正极材料,近年来得到快速发展。但是,在充放电过程中,二氧化锰晶型多变且伴随其他表面反应,其反应机理复杂且存在一定争议。近两年来,随着研究的不断深入,其电化学反应机理逐渐明晰。围绕二氧化锰的晶体结构特点及其作为水系锌离子电池正极的性能,结合最新研究进展重点讨论了不同晶型二氧化锰的储能机理,并对其未来发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 水系锌离子电池 二氧化锰 正极材料 储能机理

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同槽电解二氧化锰和锌的研究 被引量：2

10

作者 高效岳 许茂桦 《电池》 CAS CSCD 1991年第4期3-6,共4页

本文用极化曲线的方法研究了在锌电极上各种添加剂对氢发生电位的影响。从中选择了几种添加剂用于同槽电解二氧化锰和锌,提高了阴极电流效率。对同槽电解二氧化锰和锌的工艺条件也进行了研究。

关键词 电解 二氧化锰 锌 阳极 阴极

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用FEMD制氯化锌电池的研究(Ⅱ)——正极混合料配方的选择

11

作者 成榕榕 张其昕 《电池》 CAS CSCD 1990年第2期23-25,22,共4页

本文报导了用纤维态电解二氧化锰(FEMD)样品试制氯化锌型电池正极配方的选择。对不同电液组成,酸度和电液量及不同锰碳比对电池放电性能影响进行了初探,从而得出一些规律。

关键词 纤维态电解二氧化锰 氯化锌型电池 阴极配方

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MnO_2-纳米碳球/活性炭混合电化学电容器单体的制备及其电容特性研究

12

作者 徐海益 周贤良 危震坤 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期136-138,143,共4页

通过液相沉淀法制备了MnO^2-纳米碳球(MnO^2-NCs)复合粉末用作正极活性物质,与活性炭(AC)负极组成混合电化学电容器。利用电化学测试研究了正负极配比、工作电压宽度和充放电电流密度对电容器单体电容特性的影响。结果表明:以0.5mol/LNa... 通过液相沉淀法制备了MnO^2-纳米碳球(MnO^2-NCs)复合粉末用作正极活性物质,与活性炭(AC)负极组成混合电化学电容器。利用电化学测试研究了正负极配比、工作电压宽度和充放电电流密度对电容器单体电容特性的影响。结果表明:以0.5mol/LNa_2SO_4水溶液为电解液的MnO^2-NCs/AC混合电容器单体的工作电压能够达到1.6～1.8V;当正负极配比为1.5时整体表现出最佳电容性能;单体以50mA恒流放电时的比容量相对10mA时保持率为68%～82%。 展开更多

关键词 混合电化学电容器 MNO2 正负极配比 工作电压 速率性能

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锰在锌电解中的作用 被引量：13

13

作者 郭天立 《有色冶炼》 2000年第2期15-17,共3页

简述锰在锌电解生产中的作用 ,有锰与无锰锌电解的条件及实践 ,比较了向锌溶液中补充锰离子的几种方式 。

关键词 锰离子 阴极锌 阳极 炼锌 电解 锰

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