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电纺丝法制备铝-空气电池阳极防腐纳米纤维膜

产品手册    2021-09-18 14:33

铝-空气电池是以金属铝和空气中的氧气作为活性材料,与无机电解质组成的一种新型电池,具有能量密度高、成本低、质量轻、体积小、安全环保等优良特性,在移动通讯、电动车辆、生物医疗、智能装备等领域有广泛的应用前景。然而,铝-空气电池金属阳极在碱性电解质中有明显的自腐蚀析氢现象,严重影响铝-空气电池的使用寿命,使其实际比容量仅为理论值的百分之三十左右。厚度较小、孔隙率较高的防腐蚀薄膜,不能有效阻碍电解质与金属阳极的直接接触,防腐蚀性能较差。因而,制备厚度、孔隙率可控的防腐蚀薄膜对于提升铝-空气电池性能而言至关重要。 基于此,本文采用静电纺丝方法制备铝-空气电池防腐蚀薄膜。

 

1 试验方法

1.1 试剂  所用铝阳极为高纯铝箔,集流体为镍网。所用试剂:如六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、聚丙烯腈(PAN)、氢氧化钾(KOH)等,均为分析纯级别。

1.2 防腐蚀薄膜制备

将 Zn(NO3)2·6H2O和 PAN加入DMF溶剂中,加热搅拌至均一澄清,作为前驱体溶液。将上述溶液置于注射器中,注射泵精确控制其流量为1.5 ml/h,采用静电纺丝机进行纺丝。接收基板为铝箔,注射器喷头距离接收基板距离为15 cm,电压为18 kV的直流高压。纺丝完成后,将其置于马弗炉空气氛围中加热,温度升高至600℃并保持2 h。静电纺丝纤维主要成分为Zn(NO3)2·6H2O和PAN,经过热处理后,纤维中的PAN受热分解,Zn(NO3)2·6H2O受热转化为ZnO,形成ZnO防腐蚀薄膜。

 

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图1 热处理前纤维直径分析。

 

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图2 热处理后纤维直径分析。