锌银电池用银电极研究现状

锌银电池用银电极研究现状

李萌余波

贵州梅岭电源有限公司贵州遵义563003

摘要：锌银电池的银电极由于使用的局限性，当前开展的研究相对较少，主要研究的方向在于银电极材料的制备、电极添加剂应用及化成充电研究两方面。后续应从影响过氧化银贮存稳定性的机理入手，从根本上解决银电极贮存稳定性的难题。

关键词：锌银电池银电极

中图分类号:F272文献标识码:A

0引言

锌银电池比能量高、比功率大、放电电压平稳，被大量用于军事航天领域。当今，锌银电池因为其综合优点突出，还在某些领域发挥其不可替代的作用。

锌银电池分为贮备电池和蓄电池，其区别在于贮备电池附带储液装置，在使用前通过电信号激活火工品释放气体，高压气体挤压电解液进入电池堆，从而激活电池组；蓄电池的电解液与电池组分开放置，使用前通过人工加注的方式，逐个激活单体电池。锌银电池电极由锌负极和银正极组成，锌化学性质活泼，来源广，价格低廉，被作为很多体系电池的负极物质，所以锌电极被得到了广泛研究，而银电极由于使用的局限性，开展的研究相对较少，当前主要研究方向在银电极材料的制备、电极添加剂应用及化成充电研究两方面。

1电极材料及制备研究

银电极主要采用两种制造法：一是银粉模压法制备银电极，成型后烧结，再进行化成充电；二是过氧化银涂压在镀银栅格中直接成型。

由于银粉模压法工艺制备银电极的整体工序相对复杂，且制备工艺相对成熟，当前改进研究较少。李广森[1]利用真空感应熔炼炉熔炼银镁合金，氧化温度600～660℃，氧化期间搅拌4次，酸化后静放24h，所制备的银粉性能最好。以镁含量为22%的合金作为原材料，银粉的活性最高，性能优于传统工艺的电池。

当前，过氧化银粉制备研究开展相对较多，主要采用化学法，目的是提高过氧化银粉纯度（均不小于97%）和稳定性。

张蒙蒙[2]利用过二硫酸钾在低pH值下的氧化性较强的特点，将过二硫酸钾溶液与硝酸银溶液快速混合，再加入氢氧化钾调节pH值，得到粒径为微米级、颗粒形貌呈棒状，粒度分布均匀、热稳定性好的过氧化银，碘量法分析其含量接近100%。孟凡明[3]用过二硫酸钾氧化氢氧化钾溶液中的硝酸银制备过氧化银，并进行包覆处理。结果表明处理前的室温放置20年分解量约为10%；处理后室温放置44年后含量仍然超过80%。

刘贺华[4]采用化学法合成的过氧化银粉体纯度可达97％，具有单斜晶系结构。张钰[5]用氯化钠-氢氧化钠体系氧化硝酸银制备了纯度高达98%过氧化银；测试表明大电流放电能力强且有很好的电化学可逆性和充放电性能。伊海顺[6]借助正交实验优化化学沉淀法制纳米过氧化银的工艺条件，得到过氧化银粉体的纯度达99.9%，粒径32nm。

国外主要开展过氧化银理化性能及稳定性机理研究，Scatturin[7]采用中子衍射法对过氧化银的结构进行测定，指出过氧化银是由Ag2O和Ag2O3组成，是一种单斜晶体。Dirkse[8]研究了AgO、Ag2O和Ag2O3的晶体结构、化学和电化学形成过程及机理、电化学性能，找出Ag2O充放电过程中显示出的高电阻和高电压平台的原因。Dallek[9]通过氧化银的自分解动力学过程，发现其自分解速率与制备方法和纯度有密切关系，估算出化学法制备的过氧化银在25℃下放置100个月后有0.4%的过氧化银转变成了一价氧化银。

2添加剂及化成充电研究

添加剂研究主要从不同粒径电极活性物质配比着手，以提升银电极放电性能，例如单秋林[10]将醋酸银热分解制成的银粉和氧化银热分解制成的银粉配比混合，制成的超薄正极板电极孔率达到55％～60％，活性物质利用率达到75％。刘洪涛[11]将纳米活性粒子Ag2O与普通粒子配比制成电极测试，当纳米Ag2O的含量达到10％～35％时，电池的放电性能可提高20％～30％。

在化成充电方面，主要开展了充电方法、预放电制度以及银电极后处理研究。张瑞阁[12][13]研究发现：变电流充电方法可适当提高银电极的放电容量，倍率性能较好；经过加速老化，消除高波电压，但损失容量，且出现加载低头；高温充电法制备的银电极优于卤素离子法和不对称交流充电法制备的银电极；在高温蒸馏水中浸泡化成后的银电极，消除银电极的高波的方法效果较好,氯化钾浸泡法次之；通过对化成后的银电极进行处理,减小了颗粒的表面积,降低了物质的表面活性,提高贮存过程中银电极中AgO的稳定性,从而明显改善银电极的性能。赵力群[14]研究发现：在化成电解液中添加Cl-可以提高充电容量，使银电极具有较高的稳定性，可以达到延长锌银贮备电池贮存寿命的目的。

3结束语

当前银电极研究主要通过电极材料稳定性和电极表面处理来提升稳定性，从而达到延长电池贮存寿命的目的。后续应从影响过氧化银贮存稳定性的机理入手，从根本上解决银电极贮存稳定性的难题。

参考文献

[1]李广森.银镁合金法制备电池用活性银粉的研究[J]电源技术,2008,(6):405-408.

[2]张蒙蒙.锌/银贮备电池用正极材料和纳米银的制备与表征[M].郑州大学硕士学位论文.2014.

[3]孟凡明.自动激活锌-银储备电池电极材料的制备技术与性能研究[D].四川大学博士学位论文，2004：57~92.

[4]刘贺华.Zn/AgO电池的改性研究[D].合肥工业大学硕士学位论文，2012.

[5]张钰纳米AgO的制备及其电化学性能的研究[D].北京化工大学硕士学位论文，2007.

[6]尹海顺.液相沉淀法制备纳米AgO粉体影响因素的正交分析[J].化工新型材料，2009，37（2）：78~50.

[7]ScatturinV，BellonPL，SalkindAJ.TheStructureofSilverOxideDeterminedbyMeansofNeutronDiffraction[J].JournaloftheElectrochemicalSociety，1961，108(9)：819~822.

[8]DirkseTP.TheSilverOxideElectrode[J].JournaloftheElectrochemicalSociety，1959，106(5)：453~457.

[9]DallekS，WestWA，LarrickBF.DecompositionKineticsofAgOCathodeMaterialbyThermogravimetry[J].JournaloftheElectrochemicalSociety，1986，133(12)：2451~2454.

[10]单秋林.高倍率锌银蓄电池组的研制[J].电源技术,1999,(5):279-282.

[11]刘洪涛.电极用Ag2O的电化学性能的研究-Ⅲ电极的循环伏安行为[J].应用化学，2002，19（5）：441-445.

[12]张瑞阁.锌银电池化成制度对银电极老化后性能的影响[J]电源技术,2008,(12):866-879.

[13]张瑞阁.锌银电池银电极化成后的处理方法[J]电源技术,2007,(11):902-905.

[14]赵力群.化成添加剂对银电极贮存性能的影响[J].电源技术,2015,(4):786-789.