氧化银-氢气电池

基本介绍

AgO(0.43 Ah/g)的比容量接近 Ag2O(0.23 Ah/g)的两倍，因此受到特别关注。然而 AgO 存在热力学不稳定性，受热易分解，往往会导致电池组工作电压下降、容量损失乃至电池失效。干燥的 AgO 在室温下，会在 5～10 年内分解，温度升高，分解速率也增大，当温度高于100 ℃时，在约1 h 内便完全分解。分解速率与制备方法可能有关。目前电化学方法制备的氧化银电极主要为烧结的银电极在氢氧化钾溶液中阳极化而成，因此氧化银电极是 AgO、Ag2O、Ag、Ag2CO3的混合物，同时有微量的 H2O、KOH、K2CO3的残留。其中氧化银已经被确认为 Ag2O3·Ag2O 的混合物。Dallek 等报道了AgO 分解能的范围(Ea)从 100 kJ/ mol 到 133 kJ/mol。电化学方法制备的 AgO的 Ea值最低，而化学法制备的 AgO 的 Ea值最高，那是由于电化学方法制备过程中会引入杂质金属如铜，会明显降低 AgO的稳定性。AgO 的热力学分解速率参数仍然是目前值得关注的问题之一。AgO 分解不但形成具有更高欧姆电阻的 Ag2O，会导致 Al/AgO 电池的电压降低，同时使得 Al/AgO 电池激活后极化增加[5]。而且 AgO 分解释放的 O2增加了电池内部的压力，会导致激活时电解液注入困难，释放的 O2还会与铝板反应，导致其表面的氧化膜增厚。因此在 Al/AgO 电池的储存期，AgO 的分解是导致其电性能衰减的主要原因。Al/AgO 电池在存放一定时间之后，需要更新替换。

氢气 (H₂) 最早于16世纪初被人工合成，当时使用的方法是将金属置于强酸中。1781年，亨利·卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体 ，在燃烧时产生水，这一性质也决定了拉丁语“hydrogenium” 这个名字（“生成水的物质”之意）。常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体1。

电池材料制备AgO 材料的制备首先将硝酸银与醋酸铵按一定比例混合，得到醋酸银沉淀。然后热分解醋酸银得到微米级的银粉，将银粉辊压烧结成型，在一定浓度的氢氧化钾中充电化成，得到 AgO 正极，将AgO 正极碾压成粉末即得到。

材料表征AgO 正极材料的物相分析在日本理学射线粉末衍射仪（TTRⅢ）上进行扫描，衍射角度在 10°～90°、步长 0.0167，得到 X 射线衍射谱线。热重分析，测试温度范围为 298～973 K，升温速率分别为 2、5、10、20 K/min2。

分解阶段在低温下AgO 的分解分三个阶段：第一阶段是加速期，分解进行的较快，分解率在 0%～20%；然后分解速率突然减慢，并且在一定时间内保持速率不变，进入第二阶段均速期，分解率在 20%～40%；第三阶段为减速期，这一阶段分解速率更加缓慢，并且持续时间较长，分解率在 40%以上。加速期出现的较早，均速期短，减速期持续时间长。

氧化银-氢气电池应用氢气/氧化银电池为水激活电池。水激活电池是一类常用的储备电池，电池在贮存时某一关键组分或与其它组分隔离、或暂缺、或处于惰性状态，只在要求电池激活放电时，才将这一组分注入或混入，活化于电池工作区。因此，广义地说，水激活电池是一类以海水为电解质、或以水为溶剂、或水同时起正极活性物质和溶剂作用，且海水或淡水仅在要求电池激活时才由环境注入的电池。从这个意义上说，水激活电池可以分为三类：以海水为电解液的电池。如镁/氯化银、镁/氯化亚铜等电池都属于此种类型。以海水或淡水为溶剂的电池。如铝氧化银电池、锂氧化银电池等。以海水或淡水为正极活性物质和溶剂的电池。如锂水电池、钠水电池、铝水电池等3。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学