高能铁基电池阴极材料（钡盐）的稳定性与放电性能研究

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1、大庆石油学院硕士学位论文高能铁基电池阴极材料（钡盐）的稳定性与放电性能研究姓名：杭磊申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王宝辉20060318大庆石油学院硕士学位论文高能铁基电池阴极材料(钡盐)的稳定性与放电性能研究摘要本论文简单综述了化学电源的组成结构及其放电原理，以及作为化学电源重要阴极材料的高铁酸盐的发展现状与应用。并以高铁酸钡为研究对象，考察其合成方法、稳定性、分解产物以及电池放电性能与机理。采用改进的次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾，以其为原料与氢氧化钡合成高铁酸钡。采用亚铬酸盐氧化滴定法分析高铁酸钡的纯度，纯度可达95％以上：著借助

2、XRD、FTIR等手段对其结构进行表征。在高铁酸钡稳定性研究中，首先考察了干燥氮气、潮湿氮气以及空气状态等不同环境对高铁酸钡在稳定性的影响；借助TG／DTA研究高铁酸钡的分解速率与环境温度的变化关系，并利用XRD对不同条件下分解产物进行表征，结合TG／DTA分析结果来推断产物组成结构及名称。实验结果表明在潮湿环境下高铁酸钡的分解速度是在干燥环境中的两倍多：180～250℃时高铁酸钡分解速度最快，经分析其分解产物为BaFe04小而在自然条件下经长时间分解其产物为氧化铁无定形物质。在高铁电池放电性能测试中，本文分别考察添加剂、不同负载、不同电解液对

3、高铁电池放电性能的影晌。实验结果表明以液相合成加入高锰酸钾后，电池的放电效率可提高到95％左右。在13mol／LKOH电解液中饱和溶入Ba(OH)2对电池放电性能有很好的提高作用，非碱性KF溶液作为电解液有同样较好的作用效果。采用XRD分析高铁酸钡放电产物，结果表明高铁酸钡放电产物为氧化铁的无定型物质或胶状物；并对不同阴极层面进行分析，研究表明在放电的不同阶段，阴极材料放电顺序是由外而内放电速率逐渐减慢，即越靠近阴极收集器的阴极材料越优先放电，根据以上研究结果提出高铁酸钡电池的放电机理。关键词：高铁酸盐；高铁酸钡；高铁电池；稳定性；放电性能；放

4、电机理AbstractStudiesonStabilityandDischargePerformanceofCathodeMaterialsofSuperironBatteryInthispaper,theconfigurationandthedischargemechanismofbatteryweresummarizedThedevelopmentoftheferratesanditsbatterywasmentioned．Thechemicalsynthesis，stabilityanddischargeperformanceofbari

5、umferratewerestudiedindetailsK2Fe04wassynthesizedbyKCl0andFem03)3·9H20，thentheK2Fe04wasusedtosynthesizeBaFe04．ThepurityofBaFe04wastitratedbychromitesolution，theresultwasthatthepurityisover95％．StructureofBaFe04wasdeterminedbyXRDandFTIRmethodEffectsofdifferentenviroments(sucha

6、sindryN2．moistN2andair)onbariumferrateweredifferentThedecomposedrateofBaFe04inthemoistN2wasabouttwotimesthanthatinthedryN2WedeterminedthestructureofBaFe04decomposedindifferentenviromentbyXRD，FTIRandTG．．BaFe04wasquicklydecomposedat180-250℃，theremainsofBaFe04decomposedbyheatwa

7、sBaFe03anditwasamorphousFe203ifBaFe04wasinairforoneyear．Thedischargeperformancesoftheferratebattery(BaFe04)werestudied．Theadditives(KMn04andCFx)，loadsandelectrolyteswerediscussed．ThecompositeBaFeOdKMn04waspreparedthroughdissolvingKMn04intoBaFe04anddischargeefficiencyisover95

8、％ThedischargeproductsofBaFe04indifferenttimeandsectionlayersofthecathodewas