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锡铜锌氧合金负极材料的电化学性能

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到６ 种样品． 其余电镀条件与步骤 １的相同． 步骤
３： 两 步 电镀 的样 品置 于压 力 为 一０ １ ａ的真 将 ． ＭＰ 空 干燥 箱 中 ， １０ｃ 下真 空干 燥处 理 ２ ． 步 在 ２ ＝ Ｉ ４ｈ 在 骤 ２中电镀 时 间 ０ ０５ １２ ２ ５ ３ｍｉ 、． 、 、 、． 、 ｎ的样 品分 别 称为 Ｏ 、 、 １Ｄ１Ｅ 、１ ． １Ａ１Ｂ 、 、 １Ｆ 样
２１ ０ ０年 ２月
文 章 编 号 ：０７２ ５ （０ ９ ０ －０ ５０ １０ －８３ ２ ０ ） １０ １ －５
锡 铜 锌 氧 合 金 负 极 材 料 的 电 化 学 性 能
黄 维静 ， 黄 熠 ， 继成 ， 变云 ， 秀华 ， 施 李 李 童庆松
（ 福建师范大学 化学与材料学 院， 福建 福州 ３０ ０ ） ５ ０ ７
便 携 式 电子 设 备 的快 速 发 展 ， 高 容 量 锂 离 对
子 电池提 出了更高的要求． 为此 ， 锂离子 电池新型 负极材料引起 了广泛的重视ｌ ， ｌ 与商品锂离子电 Ｊ 池的石墨化碳负极相 比， 锡铜合 金负极 的理论 比
容 量较 高 （ 理论 比容 量 为 ９０ｍＡ ／ ）２． 锡 ９ ｈ ｇ ｔ 然而 ， Ｊ 在 充放 电循环 时 锡铜 合金 负 极 的体积 膨 胀率 仍 较 大 ， 放 电容量 随 循环 迅速 衰 减 ． 了改 善锡 铜 合 充 为 金 负 极 的 电 化 学 性 能 ， 经 采 用 胶 体 晶 模 板 已 法 ］电镀 热处 理 法 等许 多方 法 改善 锡 铜 合 金 、
７ Ｏ、 ６ ／ ａＣ Ｈ ０ Ｈ２ １０ ｇ Ｌ Ｎ ３ ６ ５ ７・２ ２ 和 ０ ０ ／ Ｈ０ ． ４ｇ Ｌ
的循环性能． 不过 ， 目前 制备 的锡 铜合金 或锡铜
多 元合 金 的不可 逆 容 量仍 然较 大 ， 仅 制 备 多 元 仅 合 金 的方 法无 法 明显 改 善样 品 的 电化 学 性 能 ． 为 此 ， 者 希望 在 多元 合 金 的基 础 上 引入 少 量 阴离 作 子 ， 过 阴离 子 的协 同作 用 改 善 样 品 的 电化 学 性 通 能 ． 制 备方 法 来 看 ， 然 脉 冲复 合 电镀 法 的制 从 虽
放 电时 ， 首次放 电容量为 ５ ５ｍＡ ／ ．０循 环的库仑效 率均高 于 ９ ％ ， ２ ｈ ｇ３ ０ 这对于 寻找匹配 的正极材料 十分
有锂 脉冲 电镀 ； 锡铜锌 氧合金 ； 负极 材料
文献标 识码 ： Ａ
中图分类号 ： ４ ． ０６ １４
摘 要 ： 用两步脉 冲电镀 和低温热 处理 相结 合 的方法 制 备 了锡 铜锌 氧 合金 ； 用 充放 电循 环 、 环伏 采 采 循 安、 ｘ射线粉末衍 射 、 电镜 、 能谱等 现代技术 研究 了样 品 的电化 学性 能 与制 备条 件 的关 系． 验结 果表 实
明： 当铜膜上 电镀锡 层与 电镀 锌层均 用时 ２ｍｉ ， 备 的样 品以 １０ｍ ／ ｎ时 制 ０ Ａ ｇ的 电流在 １ ７—０ ０ ． ． １Ｖ充
第２ ７卷
第１ 期
吉 林 化 工 学 院 学 报
Ｊ Ｕ ＮＡ ＦＪＬＮ Ｉ Ｓ ＩＵ Ｅ Ｏ ＨＥ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｎ Ｏ Ｙ Ｏ Ｒ ＬＯ ＩＩ Ｎ ＴＴ Ｔ ＦＣ ＭＩＡ Ｅ Ｈ ＯＬ Ｇ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ １ １２ ． Ｆ ｂ． ２ Ｏ ｅ Ｏｌ
Ｎ ２２ ，方 波 脉 冲 电 镀 的 电流 为 ０ ３Ａ ｄ 电 ａＳ０ ． ． ／ ｍ ，
镀 时 间分 别 为 ０ ０ ５ １ ２ ２ ５ ３ｍｉ ， 以得 、 ． 、 、 、 ． 、 ｎ时 可
备步骤简单 ， 然而复合 电镀法不易控制最终样 品
的组 成 ； 而用 分 步 脉 冲 电镀 法 制 备 有 许 多 优 点 ，
微镜 （ ｈｌ ｓ 司 ） 察形 貌 ． 析测 试 的真 空 度 Ｐ ｉｐ 公 ｉ 观 分
收 稿 日期 ：０ ９— ７— ４ ２０ ０ ２ 基金项 目： 福建省教 育厅基金资助项 目（Ａ ７３ ） 福建省 自然科 学基金 资助项 目（ｏ ８Ｏ ４ ） 福 建省 科技厅 基金 Ｊ００３ ； ２ ０ Ｊ１４ ；
１ 实 验 部 分
１ １ 样 品制 备 ． 样 品的制 备 过程 分 为 ３个 步 骤 ． 骤 １ 以纯 步 ：
度 ９ ． ９ 的 金 属 锡 片 为 阳极 ， ９９％ 以经 过 丙 酮 和 稀 硫 酸 处理 的铜 箔 （ ５ ｍ） 阴极 ， 厚 ０ 为 电镀 制 备 镀 锡 铜 膜 ． 镀 液 组 成 为 ４ Ｌ Ｎ ２ｎ ３・ Ｈ ０、 电 ２ ａＳ Ｏ ３ ２
１ ２ 样 品 表面 显微 形 貌及 能谱 的 分析 ． 样 品表 面 采 用 Ｘ ３ Ｅ Ｅ ／ ＭＰ扫 描 电 子 显 Ｌ０ Ｓ Ｍ Ｔ
包括镀液组成简单 、 成本低 、 操作 简便、 容易控制
组成 及 厚 度 等 ． 此 ， 文 采 用 分 步 脉 冲 电 镀 和 因 本 低温 热 处 理 法 相 结 合 的 方 法 制 备 锡 铜 锌 氧 合 金 负极 材 料 ， 研究 了优 化 制 备 条 件 对 样 品 电化 学 性 能 的改 善 作用 ．
ｌ ／ ａ Ｈ 以及 ２ ／ Ｈ Ｃ Ｏ ａ 电 镀 时 间 ６ｇ Ｌ Ｎ Ｏ ８ｇ Ｌ Ｃ ３ Ｏ Ｎ ．
为 ２ｍｎ 方波脉冲 电镀 的电流为 ０ ４Ａ ｄ 脉 ｉ． ． ／ ｍ ， 冲频率为 ５ ． ｚ 镀液温度为 （ ８± ） ＝ 电镀 １７Ｈ ， ７ ２ ｃ． 【 电源为 Ｘ １Ｐ 多用信 号发生器． Ｐ １Ｓ 步骤 ２ 以不锈 ： 钢 网 为 阳极 ， 锡 铜膜 为 阴极 ， 镀 制备 锡 铜 锌 膜 ． 电 镀 液组 成 为 ４ ＬＭｎ Ｏ Ｈ２ １ ／ ｎ Ｏ ０ Ｓ ４・ ０、６ｓ Ｌ Ｚ Ｓ ４・

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实验：测定锌空气电池的电动势和内阻

实验：测定锌空气电池的电动势和内阻

实验：测定锌空气电池的电动势和内阻1. 实验目的本实验的目的是测定锌空气电池的电动势和内阻。

2. 实验原理锌空气电池是一种使用锌和空气中的氧气作为电化学反应的电极材料的电池。

在正极，锌氧化成Zn2+离子，同时释放出电子；而在负极，氧气被还原成水。

这些反应导致了电池的电动势产生。

当外电路连接到电池上时，电子将通过外电路从负极流到正极，产生电流。

内阻是指电池内部对电流流动的阻碍程度。

3. 实验步骤1. 准备材料和仪器：一块锌片作为正极，一块铜片作为负极，一块滤纸，一小段硬纸板，一只鳄鱼夹，一台万用表，一瓶氢氧化钠溶液和一瓶盐酸溶液。

2. 制备锌空气电池：将锌片和铜片用硬纸板夹持，确保它们相互隔离。

将滤纸浸湿并加入氢氧化钠溶液中，放置在铜片附近使其与空气接触。

这样铜片就充当了负极，锌片充当了正极，滤纸充当了电解质。

3. 测定电动势：将万用表的伏特档位设置为适当的范围，用鳄鱼夹将正负极分别连接到电表上。

记录电动势的数值。

4. 测定内阻：将万用表的电流档位设置为适当的范围，用鳄鱼夹将正负极分别连接到电表上。

记录电流的数值。

5. 根据欧姆定律计算内阻：根据所测得的电动势和电流的数值，使用欧姆定律（U = IR）计算出内阻的数值。

4. 实验结果与分析根据实验所得的数据，计算出锌空气电池的电动势和内阻，并进行结果的分析和解释。

5. 结论通过本实验测定，我们可以得到锌空气电池的电动势和内阻的数值。

这些结果有助于了解和评估锌空气电池的性能和特性。

参考文献[引用参考文献相关信息]。

锌离子电池负极材料

锌离子电池负极材料

锌离子电池负极材料介绍在现代电子设备和可再生能源的发展中，电池技术变得越来越重要。

锌离子电池作为一种新型电池，具有高能量密度、环境友好和低成本等优点，因此备受关注。

在锌离子电池中，负极材料起着关键的作用。

本文将深入探讨锌离子电池负极材料的特性、发展现状和未来趋势。

锌离子电池负极材料的特性1.高容量：锌离子负极材料具有较高的比容量，可以存储更多的电荷。

2.高反应活性：负极材料需要具有高的锌离子嵌入/脱嵌反应活性，以实现高效的电荷传输。

3.长循环寿命：良好的循环稳定性是负极材料的重要特性，可以保证电池在长期使用中的稳定性和可靠性。

4.低成本：负极材料的成本应尽可能低，以降低电池制造成本。

锌离子电池负极材料的发展现状传统负极材料1.石墨：石墨作为传统的负极材料，在锌离子电池中也有应用。

然而，由于锌离子在石墨中的嵌入/脱嵌反应速度较慢，导致性能不理想。

2.金属锌：金属锌作为一种理想的锌离子负极材料，具有高容量、高反应活性和优异的循环寿命。

然而，金属锌在电池充放电过程中会发生体积膨胀和收缩，导致电池的机械稳定性下降。

新型负极材料1.富锌氧化物：富锌氧化物作为一类新型锌离子负极材料，具有高的反应活性和稳定的循环性能。

例如，锌四氧化三锌（Zn4OZn2O5）和锌氧化钛（Zn0.25Ti0.75O2）等材料，在锌离子电池中显示出良好的性能。

2.富碳材料：富碳材料由碳纳米管等碳材料包覆锌颗粒而成，具有优异的导电性和较高的反应活性。

这些材料在锌离子电池中表现出良好的循环稳定性和电化学性能。

锌离子电池负极材料的未来趋势1.多孔材料：未来的研究重点将放在多孔材料上，这些材料具有较大的比表面积和更好的离子传输性能，有望提高锌离子电池的能量密度和循环寿命。

2.复合材料：通过将不同的材料组合在一起，可以实现材料之间的协同效应，提高锌离子电池的性能。

例如，富锌氧化物和富碳材料的复合材料，在电池性能方面表现出良好的潜力。

3.纳米结构：通过控制材料的纳米结构和形貌，可以提高材料的电化学性能和循环稳定性。

铜锌原电池标准电动势

铜锌原电池标准电动势

铜锌原电池标准电动势铜锌原电池是一种常见的原电池类型，它由铜和锌两种金属作为电极，硫酸铜和硫酸锌作为电解质组成。

在这种原电池中，铜极为正极，锌极为负极，两种金属之间通过电解质进行电化学反应，产生电流。

在实际应用中，铜锌原电池的电动势是一个重要的参数，它直接影响着原电池的电化学性能和使用效果。

铜锌原电池的标准电动势是指在标准状态下，铜离子和锌离子的浓度均为1mol/L时，铜锌原电池产生的电动势。

根据标准电极电势表的数据，铜离子在标准状态下的标准电极电势为+0.34V，锌离子在标准状态下的标准电极电势为-0.76V，因此铜锌原电池的标准电动势可以通过以下公式计算得出：E° = E°(cathode) E°(anode)。

= +0.34V (-0.76V)。

= +1.10V。

由此可见，铜锌原电池的标准电动势为+1.10V。

这意味着在标准状态下，铜锌原电池每个电池单元产生的电动势为1.10V。

这个数值对于评价原电池的性能和应用具有重要意义。

铜锌原电池的标准电动势与其电极材料的选择和电解质的浓度有关。

在实际应用中，为了提高铜锌原电池的电动势，可以采取以下措施：1. 优化电极材料，选择合适的铜和锌材料，提高其纯度和电化学活性，以增加电极反应的速率和效率，从而提高电动势。

2. 调整电解质浓度，通过调整硫酸铜和硫酸锌的浓度，可以控制电解质中离子的浓度，进而影响电极反应的进行，从而影响电动势的大小。

3. 优化电池结构，改进电池的结构设计，提高电极与电解质的接触面积，减小电极之间的电阻，优化电池内部的反应条件，以提高电动势。

总的来说，铜锌原电池的标准电动势是一个重要的电化学参数，它直接影响着原电池的性能和应用。

在实际生产和应用中，需要重视电动势的测定和控制，通过优化电极材料、调整电解质浓度、优化电池结构等手段，提高铜锌原电池的电动势，从而提高其在各种电子设备和电器中的应用性能。

同时，对于铜锌原电池的标准电动势的研究，也有助于深入理解原电池的电化学原理，推动原电池技术的发展和应用。

热处理实现锌金属晶面择优取向提升电化学性能的综合实验设计

热处理实现锌金属晶面择优取向提升电化学性能的综合实验设计

大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (4), 192收稿：2023-09-14；录用：2023-11-14；网络发表：2023-12-01*通讯作者，Emails:*****************.cn(印志磊);****************.cn(杨剑)基金资助：国家自然科学基金(21971146)；山东省教改重点项目(Z2021136)•专题• doi: 10.3866/PKU.DXHX202309050 热处理实现锌金属晶面择优取向提升电化学性能的综合实验设计徐坤，宋鑫鑫，印志磊*，杨剑*，宋其圣山东大学化学化工学院，胶体与界面化学教育部重点实验室，济南 250100摘要：水系锌金属电池由于其安全性高、低成本等优点，在电化学储能领域内具有广阔的前景。

然而，锌负极在沉积/剥离过程中的副反应阻碍了实际应用。

本实验通过简单的热处理调控锌金属的结晶学取向，探究了晶面取向对于电化学性质的影响。

本实验将晶体化学与电化学相结合，从前沿研究出发设计综合实验，激发学生对科研的兴趣。

关键词：水系电池；锌金属；晶体织构；电化学性能；综合实验中图分类号：G64；O6Comprehensive Experimental Design of Preferential Orientation of Zinc Metal by Heat Treatment for Enhanced ElectrochemicalPerformanceKun Xu, Xinxin Song, Zhilei Yin *, Jian Yang *, Qisheng SongKey Laboratory of Colloid and Interface Chemistry, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China.Abstract: Aqueous zinc metal batteries have promising potentials in electrochemical energy storage due to their inherent safety and low cost. However, their practical application is hindered by side reactions during Zn deposition/ stripping. In this experiment, we report a simple heat treatment to achieve preferred orientation of the Zn(002) plane in Zn foils. Then, the effect of this change on electrochemical properties is evaluated. This experiment is closely related to the cutting-edge research topics based on crystal chemistry and electrochemistry, which would greatly inspire students’ interest in scientific research.Key Words: Aqueous batteries; Zn metal; Crystal texture; Electrochemical performance;Comprehensive experiment教育部在《化学类专业教学质量国家标准》中明确指出，要提高综合实验在化学学科教学中所占比例，强化学生实验操作和创新能力的训练，激发其对于科学研究的热忱和兴趣。