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研究一种由海水激活的电池,该电池应用于海难、空难等事故后的应急自救中,要求电极材料轻,体积小,容易加工剪裁。激活后起电速度快,电极电位高,电极内阻小。根据这一研究目标选定镁合金作为电池的负极材料,以碳毡为基吸附硝酸银的复合电极作为电池的正极材料,论文主要进行了以下几个方面的工作:
1、对电池的负极材料镁合金进行了表面改性及研究。表面处理方法是根据授权专利“一种海水电池用镁极板表面处理的方法”确定,通过50mV的电位阶跃测试进行评定。考虑到电极材料以储备形式保存,为检验材料经一段时间储备后电化学性能变化的情况,对试件进行陈化处理和陈化后测试,并进行了SEM微观形貌观察,最后用微阴极促进放电活性和活性溶解通道的假设解释铬酐清洗化学镀镍工艺镁合金电极表面溶解过程及其具有优良的电化学特性的原因。经过铬酐清洗较短时间化学镀镍处理的镁电极放电电流大,可以达到50 mA/cm<2>。
2、对将银离子吸附在碳毡上作为海水电池正极材料的研究。通过孔径、比表面测试等实验并联合电位阶跃测试方法验证了对碳毡的三种前处理方法的优劣,结论表明经过硝酸前处理的碳毡放电效果为最好;然后以碳毡为基,采用直接吸附及不同抽滤次数进行吸附1.2g/mL的硝酸银,通过电位阶跃测试进行放电量的评定,评定结果表明随着抽滤次数的增加,其放电量也不断增加。抽滤4次的放电量可以达到271C/cm<2>。
3、对电池整体性能的研究。理论分析了电池正负极面积的配比,并通过制作出不同面积比的电池在模拟实际体系中放电,根据放电结果及经济角度考虑,选择电池负极与正极的面积配比1:2为最佳;在此基础上,分别对以铜线、镀银的铜线及钛网作为电池的引出线进行了研究,在正负极面积相同的情况下,以铜线作为引出线的电池放电量大而且又比较简单经济。对电池外壳也进行了初步的探讨,最后根据容易加工、耐压等要求选定PVC槽作为电池的外壳材料。为提高电池的效率,电池的穿孔位置不能太低。