第一篇：纳米材料之电池电极材料
纳米材料之电池电极材料
锂离子电池及电极材料
锂离子电池纳米氧化钛UG20具有能量密度高，无记忆效应，环境友好，寿命长等优点。自1991年日本索尼公司率先将其商品化以来，发展迅速，市场范围不断扩大。仅十年时间，其全球产值已超过镍镉和镍氢电池的总和。锂离子电池已在很多领域有着重要的应用，如手机，笔记本电脑，摄像机等电子产品和交通工具中，见图3.21.用锂离子动力电池改装的叫车，每次充电后可运行约480KM；从零加速到每小时100KM只需16s；反复充放电可行程2*10五次方KM；用于航空航天领域的蓄电池要求具有可靠性高，低温性能好，循环寿命长，能量密度高和体积小等特点，而锂离子电池具备这些特点，并已成功的应用与活性着陆器和漫游器的系列探测任务。在军事方面，前线部队动力系统的能量密度的高低是横梁其作战能力的一项重要指标。锂离子电池纳米氧化钛UG20可用于先进潜艇，导弹，隐性飞机等武器装备的动力电源。
锂离子电池（纳米氧化钛UG20）的广泛应用加快了锂离子电池，尤其是锂离子电极材料的研究和发展。特别是近几年来，随着纳米材料的发展，纳米电极也被很广泛应用，为锂离子电池材料的研究开辟了一种全新的思路。事实证明，利用纳米电极材料可以极大的提高电池的可用容量和扩散速率。
公司：苏州优锆纳米材料有限公司
第二篇：浅谈钠离子电池电极材料研究进展
浅谈钠离子电池电极材料研究进展
摘要：钠和锂具有相似的物化性质，且钠资源丰富，成本低廉，是非常有发展潜力的电池体系，近年来得到了国内外研究人员的广泛关注。简要综述了近年来钠离子电池的研究成果，就层状NaxMO2(M ＝Co, Ni, Fe, Mn, V 等)材料、聚阴离子型材料等正极材料及碳基负极材料、金属或合金材料、金属氧化物、有机材料和非金属单质等负极材料进行了介绍，并对其存在的问题以及未来发展方向作了探讨。
关键词：钠离子电池，正极，负极
1、引言
随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。[1]近年来，先进的储能系统都普遍采用锂离子电池技术，锂离子电池是发展前景最为明朗的高能电池体系，但是随着数码、交通等产业对锂离子电池依赖加剧，有限的锂资源必将面临短缺问题，锂元素昂贵且地壳中含量少，随着其逐渐应用于电动汽车，锂的需求量将大大增加，而锂的储量有限，且分布不均匀，这对于发展大规模储能的长寿命储能电池来说，可能会成为一个重要问题，也引起了人们的普遍担忧。尤其是作为纯电动车的驱动电源和太阳能发电、风力发电的存储设备，高性能蓄电池的开发迫在眉睫。鉴于此，人们迫切需要开发新型的长寿命储能器件。[2]
钠离子电池的研究开发在一定程度上可缓和因锂资源短缺引发的电池发展受限问题。若在此基础上研制出性能优良、安全稳定的材料，钠离子电池将拥有比锂电池更大的市场竞争优势。依据目前的研究进展，钠离子电池与锂离子电池相比有3个突出优势：①原料资源丰富易得，成本低廉，分布广泛；②钠离子电池的半电池电势较锂离子电势高0.3～0.4 V，即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽；③钠电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。与此同时，钠离子电池也存在着缺陷，如钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致理论比容量小，不足锂的1/2；钠离子半径比锂离子半径大70％，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更难。
因此，他们能负担起可持续绿色能源开发的重任。当然，钠电池的发展并没有宣布锂电池的退出，因为锂电池质量轻，所以对于交通运输来说还是理想的选择。钠离子略重，更适用于能量的存储供应，比如应用在工业领域。
本文综述了近几年来国内外在开发研究钠离子电池电极材料方面的研究情况和取得的一些成果。
2、正极材料 2.1 层状NaxMO2(M＝Co, Ni, Fe, Mn, V等)正极材料
层状过渡金属氧化物，因其具有可逆的离子脱嵌能力，被广泛用于二次电池电极材料。在研究钠离子电池正极材料时，钠基的层状过渡金属氧化物作为首选材料得到了研究。
Hamani等对Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)的电化学性能作了比较。他们认为 Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)都在1.2～2.4 V(vs.Na＋/Na)的电压范围内发生可逆的钠脱嵌过程，这与前人的研究结果一致。此电压范围内，Na0.7VO2(P2)和NaVO2(O3)的首次放电容量分别为120 mAh•g-1和102 mAh•g-1。电化学过程中两者具有相似的特点：充放电过程中，两者都有0.5个钠的可逆脱嵌并且结构保持不变。但是Na0.7VO2(P2)的极化(＜50 mV)比NaVO2(O3)(200 mV)小的多，作者认为这是由于NaVO2(O3)是绝缘体，而P2相的 Na0.7VO2 作为半导体，具有较高的电导率所致。[3]
李慧等人认为碳包覆后电池性能有所提高主要是因为包覆碳后使电极材料不能直接与电解液接触，从而减少了电解液与活性材料的副反应，减慢了SEI 膜在电极表面的生成；同时，碳包覆层加强了电极的电子电导率而减小了电极的极化。钠离子可以在层状结构间进行可逆的脱嵌，但是由于钠离子比锂离子大，使得钠离子在层状过渡金属氧化物材料的脱嵌相对困难，因此，改善材料以提高其动力学性能有利于提高钠离子电池的电化学性能。[4]
2.2 聚阴离子型正极材料
钠离子电池正极材料除了层状氧化物外，还有聚阴离子化合物聚阴离子化合物含有开放的通道，可使Na+、Li+通过有些化合物由于聚阴离子多面体中氧原子的强共价键，具有较高的热稳定性；还有一些聚阴离子框架的含Na+化合物，经研究可作为混合钠锂离子电池的活性材料。2.2.1 Nasicon型
J.B.Goodenough等合成了具有三维骨架结构的Na+导体Na3Zr2Si2PO12，称为Nasicon。在Nasicon结构中，八面体和四面体的阳离子可以被多种离子所取代，而取代化合物被统称为Nasicon型钠离子导体。[5]
Nasicon类材料一般含有无毒且地球储量丰富的元素,如Fe等。如果一些氧化还原电对，如Fe3＋/Fe2＋，Mn4＋/Mn3＋/Mn2＋和Ni4＋/Ni2＋等在钠离子电池中能够实现可逆的氧化还原反应，那么此类材料在钠离子电池中将有更大的发展潜力。2.2.2钒基碱金属氟磷酸
用作钠离子电池正极材料的含氟钒基类聚阴离子化合物，如NaVPO4F、Na3V2(PO4)2F3和Na1.5VO4PO4F0.5等，也受到研究者的关注。
2004年，Barker 等[32]用固相法和水热法合成了新型氟磷酸盐NaVPO4F，他们发现NaVPO4F 的晶型和Na3Al2(PO4)3F2相似，都属四角对称型，是由[MO4F2]八面体和[PO4] 四面体共面的三维网络结构，这种三维的空间结构为钠离子提供了嵌入和脱嵌的通道；用NaVPO4F 作正极材料制备的钠离子电池也有很好的可逆比容量97~110 mAh•g－1，在23~60℃之间有很好的嵌入稳定性。[4] 2.2.3橄榄石型磷酸铁钠
NaFePO4有两种结构：橄榄石Olivine型和磷铁钠矿Maricite型。K.Zaghib等对Olivine型和磷铁钠矿Maricite型的研究表明，磷铁钠矿Maricite型内部没有Na+通道，与之前的报道相符。目前，关于橄榄石型 NaFePO4 材料的制备方法相对单一，寻找新的更简便的方法合成橄榄石结构的NaFePO4 是提高其电化学性能的关键。[5]
3、阴极材料 3.1 碳基材料
碳基材料主要包括石墨碳、非石墨碳两大类其中，石墨(包括天然石墨和人造石墨)已经广泛应用于锂离子电池，是研究最早也是商品化程度最高的负极材料 鉴于在锂离子电池领域的经验，碳基材料也被广泛研究作为潜在的钠离子电池负极材料主要包括石墨乙炔黑中间相碳微球碳纤维和热解碳等常见碳基材料的电化学性能与其结构和含氢量密切相关普遍认为，碳材料晶粒越小，比表面积越大，形成SEI保护层消耗的锂盐越多，导致首次充放电效率越低；而氢含量越高，容量的滞后越大。
由于Na＋的半径较大，不能可逆的在石墨碳层间脱嵌，所以具有很好的嵌锂能力的石墨不能作为钠离子电池负极材料。Tang等采用水热法制备了中空碳纳米片，该材料具有很好的循环稳定性和倍率性能。0～3 V(vs.Na＋/ Na)，50 mA•g-1下充放电，首次放电容量537 mAh•g-1, 前十周容量下降明显，此后循环稳定，第100 周时，容量约为200 mAh•g-1。在0.2, 0.5, 1, 2和5 A•g-1电流密度下放电，容量分别为168, 142, 120, 100 和75 mAh• g-1，即使在10 A•g-1的超大电流密度下，电池仍有 50 mAh•g-1的容量中空碳纳米片表现如此好的电化学性能，主要有以下几个原因:第一，中空碳结构保证了电子的连续转移。第二，大的电极/电解液接触面，积提供了更多的电荷转移位点。第三，大的内层空间结构使得钠离子更容易在层间转移。[4]
已有研究报道目前可利用二维空间限域等技术进行碳层间距的控制，只要合成具有一定层间距的碳材料以适合钠离子的可逆脱嵌。就可能实现石墨化碳材料在钠离子电池中的应用。不过，目前关于合成层间可控碳材料的方法比较繁琐，寻找更适合钠离子脱嵌的负极材料是提高钠离子电池电化学性能的关键。[6]
3.2 金属或合金材料
早期关于钠离子电池负极的研究主要集中在碳基材料，但是碳基材料普遍存在容量低和循环性能差的问题，研究者积极开发新型的负极材料以替代纯碳基材料。金属单质或合金材料由于具有较高的比容量，近年来成为研究热点。
相比碳基材料，金属单质材料的储钠容量要大很多，然而在钠离子嵌入脱出过程中，金属单质的晶体对称性和晶胞体积会发生很大变化，机械稳定性降低，剧烈的体积膨胀和粉化是其容量快速衰减的关键原因。
通常，将金属单质或者合金与其他材料特别是碳材料进行复合，可显著解决循环性能差的问题。Sn/C复合材料比较有代表性。钠离子电池合金负极材料的研究主要集中在Sn和Sb的研究，更多电化学性能优良的合金材料有待于被发掘。合金材料是非常具有发展潜力的钠离子电池负极材料，但其在充放电过程中的体积膨胀造成的结构变化是制约其发展的壁垒。采用合适的制备方法或引入惰性物质作为结构支撑手段，以缓解其在充放电过程中的体积变化是合金材料的发展重点。
3.3 金属氧化物 过渡金属氧化物因为具有较高的容量早已被广泛研究作为锂离子电池负极材料 该类型材料也可以作为有潜力的钠离子电池嵌钠材料 与碳基材料脱嵌反应和合金材料的合金化反应不同，过渡金属氧化物主要是发生可逆的氧化还原反应。
TiO2具有稳定无毒价廉及含量丰富等优点，在有机电解液中溶解度低和理论能量密度高，一直是嵌锂材料领域的研究热点。TiO2为开放式晶体结构，其中钛离子电子结构灵活，使TiO2很容易吸引外来电子，并为嵌入的碱金属离子提供空位。在TiO2中，Ti与O是六配位，TiO6八面体通过公用顶点和棱连接成为三维网络状，在空位处留下碱金属的嵌入位置。[7]
3.4 非金属单质
从电化学角度说，单质P具有较小的原子量和较强的锂离子嵌入能力，它能与单质Li生成LiP3，理论比容量达到2596mA/g，嵌锂材料中容量最高的，而且与石墨相比，它具有更加安全的工作电压，因此，它是一种有潜力的锂离子电池负极材料。
目前亟待解决的问题主要是如何抑制钠离子嵌脱过程中材料的体积膨胀，从而得到具有较高库仑效率和优秀循环性能的材料。
3.5 有机材料
由于钠具有比锂大的离子半径，因此对于许多无机电池材料来说无法提供足够的晶格间距，从而导致了钠离子具有较慢的扩散速度。然而，相对于无机材料，有机材料由于具有结构的韧性，而有利于具有较大半径的钠离子的迁移。
与无机化合物相比，有机化合物具有以下优点：(1)化合物种类繁多，含量丰富；(2)氧化还原电位调节范围宽；(3)可发生多电子反应；(4)很容易循环等。目前，已经有一系列的有机化合物被研究用于锂离子电池嵌锂材料其中部分材料被证实具有比容量高，循环寿命长和倍率性能高等特点，因此开发低电位下高性能有机嵌钠材料是目前钠离子电池负极材料领域研究的新方向与无机物相比，有机化合物结构灵活性更高，钠离子在嵌入时迁移率更快，这有效解决了钠离子电池动力学过程较差的问题含有羰基的小分子有机化合物由于结构丰富，是钠离子电池负极材料的主要候选。[8]
4、国外钠离子电池研究进展
2012年4月，日本东京理科大学的研究小组与电池专业制造商GS.YUASA公司合作，成功研发出新型钠离子蓄电池电极材料。实验表明，钠离子氧化物中含有同量的铁、锰，在层结构中，钠离子作为电储存在层间，其存储量和储放电速度与锂离子电池相同。由于钠离子比锂离子的离子半径大，过去认为在结晶构造之间难以移动，高速率的充放电特性低，其实并非如此。东京理科大学认为，离子半径大则表面电荷密度低，离子自身传导率高。研究者用正极采用NaNi1/2Mn1/2O2，负极采用硬碳的纽扣型电池进行了实验，确认及时进行高速充放电，与低速充放电相比容量的降低程度也比较小，这是因为电解液中的输送能力比锂离子还要优异。[9]
由于其低廉的价格和潜在的电化学性能，Prabeer Barpanda, Guandong Liu等人发现Na2FeP2O7作为一种安全的阴极材料具有很高的热稳定性。这种嵌入化合物的电化学钠迁出过程导致了一种新的多形态的NaFeP2O7的发现。NaFeP2O7的高温分析表明了在560℃下从三斜态（P1）向单斜晶态（P2/c）的一种不可逆的相转变。NaFeP2O7表现出极高的热稳定性，根据目前的调查直到600℃，都不会发生热分解和氧化反应。这种高的热稳定性归咎于焦磷酸盐(P2O7)4−离子，与其他磷酸盐基阴极材料相比更安全，它使得Na2FeP2O7成为一种对于经济钠离子电池大规模的应用的安全阴极材料。[10]
韩国UNIST研究所的研究小组就合成图了对苯二甲酸及其衍生物作为钠离子电池电极材料具有极其优异的电化学性质：电池容量达295mg/g，经历90次充放电循环后，容量展现出极其微弱的衰减，具有与商业锂离子电池相似的倍率性能，而且适合的氧化还原电位体现了此类电极材料在安全和比能量方面有具有优越性。此外，研究结果显示具有不同取代基的对苯二甲酸具有不同的电化学性质。因此可以通过有机反应来合成，以及引入特殊官能团来修饰有机分子，从而实现对有机电极材料的热力学和动力学调控。这一成果，为有机化学反应在合成有机电极材料方面的应用，为提升钠离子电池的相关性能提供新思路。[9]
5、总结与展望
钠离子电池在发展的过程中也存在几个关键问题亟待解决:第一是能量密度和功率密度的正极材料,同时寻找在循环过程中体积变化小的负极材料,提高电池的循环稳定性,是提高钠离子电池性能的重要途径,也是使钠离子电池早日应用到大规模储能的关键；第二是安全问题是制约锂离子电池发展的重要因素，而钠离子电池同样面临安全问题，因此，大力开发新的电解液体系, 研究更为安全的凝胶态及全固态电解质是缓解钠离子电池安全问题的重要方向。
钠离子电池材料的创新是实现其技术进步的重点，并逐渐成为国际能源研究的热点课题，在近年取得了巨大进步。尤其是，日本企业有可能借助技术实力，凭借掌握的该电池技术再次席卷全球市场。因此我们要开发的电池不仅成本要低，而且在性能方面也要达到与锂电池同等或在其之上的水平。这也是钠离子电池被普遍关注的发展趋势。[9]
参考文献
[1] 叶飞鹏，王莉，连芳，何向明，田光宇，欧阳明高，钠离子电池研究进展，化工进展，2013年第32卷第8 期；
[2] 吴振军, 陈宗章, 汤宏伟, 等.钠离子电池研究进展[J].电池, 2002, 32(1): 45-47；
[3] Hamani, D;Ati, M.;Tarascon, J.M.;Rozier, P.Electrochem.Commun.2011, 13, 938;
[4] 李慧，吴川，吴锋，白莹，钠离子电池：储能电池的一种新选择，化学学报(Acta Chim Sinica), 2014.72.21—29；
[5] 徐硕炯，张俊喜，张世明，钠离子电池正极材料的研究进展，电池，2013年8月，第43卷，第4期；
[6] 贾旭平，陈梅，钠离子电池电极材料研究进展，中国电子科学研究院学报，2012年12月第6期；
[7] Hui Xiong,Michael Slater, Mahalingam Balasubramanian.etal,Amorphous TiO2:Nanotube Anode for Rechargeable Sodium Ion Batteries, J.Phys.Chem.Lett.2011, 2, 2560–2565；
[8] 何菡娜，王海燕，唐有根，刘又年，钠离子电池负极材料，化学进展(Progress in Chemistry)，2014,26(4):572~581；
[9] 刘春娜，国外钠离子电池研究进展，电源技术，2014.1.vol 38.No 1；
[10] Prabeer Barpanda, Guandong Liu.etal，Na2FeP2O7: A Safe Cathode for Rechargeable Sodium-ion Batteries，Chem.Mater.2013, 25, 3480− 3487；
第三篇：基于金属纳米槽网格的透明电极的研究
基于金属纳米槽网格的透明电极研究
透明导电电极是许多柔韧性的光电设备的重要组件，包括触屏和电子交换机。铟锡氧化物薄膜——是典型的透明电极材料——表现了优越的电学行为，但是，薄膜易碎，且有低的红外线透光度和较低的材料储备，这使得它在现实工业上的应用受到阻碍。最近发布的一些报道，例如导电聚合物，碳纳米管和石墨烯都可以替代它。然而，尽管这样会使它的柔韧性显著提高，但是以碳为基体的材料的光电性能所表现的低导电性给了它很大的局限性。其他的一些例子包括金属基纳米电极能够达到在90%的透光率下，薄膜电阻可以小于10Ω，这是由于金属高的导电性造成的。为了达到这些性能，金属纳米线必须无缺陷，导电性接近他们在容量上的的值，使线与线的连接点的数量尽可能的小，呈现出小的连接电阻。这里我们提出一个简单地制作过程，根据我们全部的需求来制造一种新的具有优良光电子性能（2Ω的薄膜电阻，90%的透光率）和在拉伸与弯曲作用下保持良好的机械柔韧性的透明导电电极。这种电极是由独立的金属纳米槽网络组成以及被生产要通过静电纺丝和金属沉积的过程。我通过制作一个柔韧性好的触摸屏和一个透明导电胶带的方式来证明透明导电电极在实际中的应用。
用扫描电子显微镜（SEM）来表征纳米槽的微观结构。图1b是了纳米槽网格的典型结构，在这种情况下，一个均匀的相互缠结的金纳米网格网状物的宽度达到400纳米，长度超过1毫米。在金属沉积物中，独特的纳米网格在它们的结点位置自然地相互联结在一起是很重要的（如图1b）。合成的纳米槽的SEM图像证实了聚合物纤维模板得到了充分的变形，通过凹截面清除固体带状物。水槽的厚度是80纳米左右，通过改变金属沉积的时间来获取不同的槽的厚度。每个水槽平均宽度406nm（如图S6），并能通过用静电纺丝的手段控制聚合物纤维模板的直径来完成调整。图一展示了金纳米槽成功附着在不同表面，这些表面包括载玻片，PET塑料制品，纸，纺织品和曲面玻璃烧瓶，它们全部没有表面处理，也没有制作全部的表面高传导（图1d，如图s9）。纳米槽很牢固的吸附在基底上，且不能被胶带剥落（添加影片S1）。
超过80nm的金属薄膜通常具有低的透明度，但是金属纳米槽具有高的透明度（如图S10）。图2a将各种表面电阻Rs以玻璃为基片的金属纳米槽电极的透明度进行划分。铜，金和银纳米槽在90%的透光率下的电阻值分别为2.8Ω和10Ω。铜纳米槽网格表现出最好的性能——透光率为90%2的电阻为20Ω，95%时为10Ω，以及97%时电阻为17Ω——这一性能可以与最先进的ITO相媲美，而且优于其他透明导电电极，例如那些以石墨烯，碳纳米管为基体的薄膜，可溶解加工的银纳米线或铜纳米线以及金属网络、薄的金属片和导电聚合物。
（图1 纳米槽的制造和的转移过程。a，聚合物纳米线模板制造纳米槽过程的原理图。聚合物纳米线模板通过静电纺丝，选择优质材料，用标准薄膜沉积技术来进行涂层。纤维涂层通过固体基片被转移。基片随后被浸在水或者有机溶剂用以清除聚合物纤维模板。b，金纳米槽网格和两个纳米槽的连接点的SEM图。c，独立的金纳米槽的SEM横截面图片展示了凹形形状d，金纳米槽网格能够简单的转移到各种基体上，包括玻璃载片，PET塑料，纸，纺织品和曲面玻璃烧瓶（从左往右））
纳米槽电极的这种卓越的性能归因于以下几种重要因素。首先，金属纳米槽是由用一个标准的沉积薄膜工艺生产出来的，沉积工艺生产了高质量的金属。例如，一个单独的金纳米槽有2.2×105Scm-1 的电导率（通过四点探针来衡量），这个可以与他的多晶容量值相比（4.1×105Scm-1）（图2b，以及图S12和S13）。相对于与他们的大部分同类物品相比，纳米结构的金属通常有更低的导电性的这个数据是很重要的，在合成期间也许由于杂质的生成，减少了结晶质量，在表面有污垢或表面活性剂，以及电子散射。例如单晶的银纳米线的导电性大约低于多晶的十倍。相反的，我们的纳米槽展现的电导率接近多晶的一半，可能是由于蒸发造成的结果，生产了清洁和高质量的金属。
第二，纳米槽形成了高度均匀、相互联结的网格状。这些纳米槽电极的特性由渗透理论描述出来（如图S11）。这些纳米槽网格需要有特殊的过滤参数来完成高性能透明导电电极（如表S1）。它表明过滤参数主要依赖于网格的均匀性。改进方案之所以能够被观察归因于网格在空间上的一致性，这个网格是通过静电纺丝的方法均匀分布在聚合物纳米线模板上完成的。纳米槽网格的这种互相联结的结构也避免产生了大量的连接电阻，金属纳米线网格中的普通障碍物。
第三，纳米槽的凹形减少了电磁的横截面，相对于平的纳米条允许了更多的可见光通过。（如图S15）金属纳米槽网格表现出了一个从300nm到2000nm的透明光谱（图2c，如图S16）。一些光电设备通过一些额外的彩色修正部件得到令人满意的宽频光谱，使红外传感器和侦测器的应用成为可能，以及能够通过利用红外光谱提高太阳能电池的效率（常见的ITO导体变得几乎不透明）。
化学稳定性是透明导电的另一个需要我们注意的重点。附加图S17展示了各种金属纳米槽网格在受到高温和湿度的影响时电阻的改变。通过表面钝化使化学稳定性提高，以及证明我们之前对铜纳米线做的研究。纳米槽的钝化已经超出了我们当前的研究范围，它将成为未来的研究课题。
我们的金属纳米槽网格是可以弯曲的，且能伸展、能折叠。为了检测他们的机械性能，我们将纳米网格转移到178μm厚的PET基片上，弯曲这个薄膜达到2mm的半径范围或者弯曲2000次，使薄膜厚度达到20mm。弯曲之后再次测试这个透明电极，我们没有发现导电性有显著的衰减。但是与此相反的是ITO薄膜在弯曲小于50毫米，或者弯曲20毫米超过20次之后导电性有严重的衰减。透明电极的延展性通过转移纳米槽网格纤维底片来检测，而不是表面活化。在单向拉伸产生50%的应变时薄膜的电阻增加了40%，它可以与碳纳米基的透明弹性导体的性能相比，而且在很大程度上对于相似厚度的金属薄膜在电阻上还有很显著的增加。
将纳米槽网格转移到了纸上来测试其在极端条件下的机械性能。把电极压碎然后展开在纸上，我们发现电极仍保持导电性，且在电阻上仅仅发生了有限的改变（如图3a，以及S18）。这个机械学上的原理是，在折叠期间纳米槽仍保持连续，经过纳米级变形来缓和外部压力。而且从SEM图中可以看出，独立的金属纳米槽网格能够折叠而不会破损。这些耐用的纳米槽网格也能够转移到商业的透明胶带上去，可以生产透明导电胶带。这个透明导电胶带能够很容易的黏住材料表面，且不需要表面处理而使材料表面导电。这个新的技术也许能简单地用运在光电设备集成上，也可以扩大透明导电电极应用的领域。
由于金属纳米槽电极的一些优势，包括容易制作，不需要转移，高的透明度和良好的柔韧性，因此这些电极也能够应用在实际的光电设备上。事实上，我们已经展示了一个高性能的纳米槽，并与有抵抗性的触摸屏装置合为一体。这个装置的操作展示在动画S3。
最后，连续的金属纳米槽独特的凹形和纳米级尺寸也可以引起一些光学特性。为了理解入射光扫描和纳米槽之间的作用关系，我们用数字解决麦克斯韦方程，并获得纳米槽周围光强度的拟域分布。我们的仿真预言了局部“光集中”现象与结构有关，在金属纳米槽附近有效的聚合了光。对于横向磁场极化，扫描强度几乎是表面离子效应环绕功能区内部的七倍。有趣的是，横断面电子极化，甚至没有表面离子效应，纳米槽仍然能够提供一个有效的的轻聚合效果，包括通过中心6.5处的因素使扫描强度加强。这是由于功能区独特的横截面，宏观水槽反光镜的活动是为了获取中心扫描强度的最大值。这种独特的局部光聚合效应在一些光电子的应用上是有希望的，包括太阳能电池，太阳能燃料，光辅助局部化学反应以及光量传感器等。
总之，我们发现金属纳米槽透明导电电极表现出卓越的光电子性能（对比同等级的ITO）和优越的机械性能（能够忍受巨大的弯曲和拉伸应力）。它们的合成是基于标准的静电纺丝和金属沉积技术，能够简易的合成并能被人们容易接受。这样的金属纳米槽电极能够取代ITO，它可以广泛的应用在太阳能电池，触摸传感器以及平板显示器，还可以用于一些新型的应用领域例如柔韧电子和皮肤传感器。
方法：
纳米槽的制作：高分子纳米纤维模板通过静电纺丝合成，低成本和高质量制备连续超长的纳米纤维是一项卓越的技术。可溶于水的聚合物包括PVA和PVP，被用作原材料来生产自然可降解的聚合物模板。前驱体溶液是通过将聚合粉添加到去离子水中，然后加热到80℃保持10小时来制备的。
15kv的电压被用到高电压源的溶液。独立的纤维逐步形成一个网格，收集在铜的框架上。纳米纤维的密度通过改变静电纺丝的时间来控制。金属纳米槽通过铬、金、铜、银和铝、白金和镍的电子束蒸发来形成一个1×10-6Pa的底面压力。对于应用在透明电极的金属纳米槽网格，在一个恒定的10nm厚度的地方放了全部的金属，除非有其他说明。在蒸发期间式样的温度维持在60℃以下。硅和ITO纳米槽的产生是基于125W的低功率和5托的压力电磁喷射而产生的。值得注意的是纳米槽的质量会受到聚合物模板的选择的影响。因此，PVP纳米纤维模板通过金，铂，硅和ITO的纳米槽来选择，然而PVA纳米纤维模板被用在铜，银和铝上。（蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程。）
对于光学和电学的的描述。这个薄膜的电阻用四点探针装配的万用表来测量，以便排除接触电阻。纳米槽的导电性是用一个独立的纳米槽装置来决定的。对导电网格用乙醇进行超声处理，以形成悬浮的单个的纳米槽。纳米槽浇铸到氧化硅基体上，并且用标准的电子束影印和铬或金的热蒸发的手段将图案印到装置上。纳米槽装置用安捷伦科技公司B1500A半导体装置分析仪来进行测量。用石英钨卤族灯作为光源来测量透光率，外加单色仪来控制波长。虹膜和凸透镜用来聚焦光线到1mm×2mm，而且分束器将光线分离成完整的球面和光电二极管。为了强有力的校准光，将光电二极管与静电计相连。将样品放在积分球面上，因此球面光，漫射光和薄雾全部被包含进去。同一玻璃载片被用来参考。一个能量测算单位被用来衡量来自积分球的光电流，透射比基于参考平面的玻璃滑动来计算。因此，标准的透射比不包括玻璃基板的透射比。
触摸屏装置的制作。四线模拟触摸屏装置是由来自TVI电子工业重装的。用一个PET薄膜和ITO玻璃块的ITO电极组成2.8英寸的一个装置，通过聚合物垫片方格来隔开。在重建装置中，ITO和PET薄膜被一个178μm厚的PET的金纳米槽网格所代替。为了制备金纳米槽透明导电电极原件，金纳米槽网格被移动到PET基片，然后用具有塑料硬膜的400nm厚的铜线对其进行图案装饰。铜电路允许金纳米槽电极与商业的控制器结合，而且它与计算机形成界面。三明治结构的装置最终被双面胶带密封了。测试的软件也是由商家提供。
图1为聚合物纳米纤维模板制备纳米槽的原理图。聚合物纳米纤维模板第一次通过静电纺丝的方式来制备，然后涂上上等材料用标准的薄膜沉积技术。这个涂层纤维被转移到固体基片上。为了溶解掉聚合物纤维模板这个基片随后被浸在水里或者有机溶剂。
图2为金属纳米槽网络（左）和两个纳米槽的接点的顶视ＳＥＭ图片。
图３单壁金属纳米槽的横截面ＳＥＭ图片，展示了它的凹面形。
图４金属纳米槽网络能够很容易的转移到各种基片上，包括玻璃载片，ＰＥＴ塑料制品，纺织品和曲面玻璃烧瓶（如图从左向右）。
铜，金，银和铝纳米槽网络的表面电阻和透光率的对比，这可以通过渗透理论来描述。ITO，碳纳米管，石墨烯，银纳米线，银网格以及镀镍薄膜表现出的性能作对比。值得注意的是提到的透射比并不包括基片的透射比。
D，对在178微米厚的PET基体上涂抹ITO薄膜以及金纳米槽网格的透明电极组合在弯曲下电阻的变化。E，金纳米槽电极和ITO电极涂抹在PET薄膜上在10mm的半径范围上弯折不同次数对电阻的影响。F，对可伸展的透明电极包含涂在0.5mm厚的PDMS的基底上的金纳米槽网格进行拉伸来看对Rs的影响。金薄膜相对于纳米槽发生了很快的退化。
第四篇：溶胶-凝胶论文：溶胶—凝胶与纳米材料修饰电极及其电化学性质
溶胶-凝胶论文：溶胶—凝胶与纳米材料修饰电极及其电化学性质
【中文摘要】近年发展起来的溶胶-凝胶技术,其载体为无机多孔材料,具有许多高分子无法比拟的特性,为纳米材料的固定提供了更广阔的空间。纳米材料具有比表面积大、催化活性高、亲和力强等特点,在电催化及传感器材料领域有着广阔的应用前景。研究表明,电化学过程与电极材料的表面性质密切相关。由于该材料的尺寸效应和介电限域效应等特性,将纳米材料修饰到电极表面,能增加电流响应,降低检测限,大大提高检测的灵敏度。本论文致力于溶胶-凝胶与纳米材料修饰电极的制备及其电催化性能的研究,修饰电极过程简单、方便,实现了将溶胶-凝胶、纳米材料、修饰电极和电分析化学的有机结合。主要工作如下:1.3-氨丙基三乙氧基硅烷单层修饰电极及其表面非均相扩散:铂纳米花的形成及其电催化性质3-氨丙基三乙氧基硅烷在铂电极表面形成单层修饰膜,诱导铂纳米花在其表面形成。我们通过场发射扫描电镜、X-粉末衍射和电化学方法表征了得到的铂纳米花的性能。本工作细致探讨了铂纳米花的生长机理,可能的解释是PtCl62-离子在铂电极表面的不均匀扩散。我们还发现铂纳米花修饰电极比铂纳米修饰电极对甲醇的氧化和氧气的
【英文摘要】Recently, sol-gel-based nanomaterials and devices have been extensively applied in all kinds of fields due to their porous structure, good mechanical strength and
long-term stability.It is well-known that the electrochemical responses of modification electrodes are related to the electrode materials.Current response can be improved and detection limit can be extended when the nanomaterials modified electrodes are employed.The main work of this paper is focus on preparation of sol–gel-based materials and novel nanomaterials modified electrodes, which have been used to investigate the electrocatalytic properties.Compared with the traditional electrodes, the modification process is simple and convenient.Moreover, the above proposed electrodes have been used to detect and analysize some analysts, such as methanol, oxygen, and hydrogen peroxide.The details are listed below:1.Inhomogeneous Diffusion on Electrode Surface Induced by（3-Aminopropyl）triethoxysilane Monolayer: the Formation of Pt Nanoflowers and its ElectrocatalysisHierarchical flowerlike Pt（Pt nanoflowers, PtNFs）nanostructures have been formed on the surface of Pt electrode induced by 3-aminopropyltriethoxysilane（APTES）monolayer.Scanning electron microscopy, X-ray powder diffraction, and electrochemical methods have been used to characterize the properties of these obtained PtNFs.The growth mechanism of the PtNFs has been discussed carefully, which may be due to the
inhomogeneous diffusion of PtCl62-ions on the surface of Pt electrode.It has been found that the PtNFs modified electrodes exhibit excellent electrocatalytic activity towards the oxidation of methanol and the reduction of oxygen compared to Pt nanoparticles modified electrodes.The increased catalytic activity may be a result of the unique morphology of the PtNFs.2.Electrochemically deposited sol-gel-derived silicate films and the electrochemical properties of pore electrodeSol gel-derived silicate films were electrochemically deposited on conductive surfaces from a sol consisting of tetramethoxysilane（TMOS）.In this method, a sufficiently negative potential is applied to the electrode surface to reduce oxygen to hydroxyl ions, which serves as the catalyst for the hydrolysis and condensation of TMOS.The electrodeposited films were characterized for their surface morphology, electrochemical probe techniques.The electrodeposited films were found to have a completely different surface structure and to be significantly rougher relative to spin-coated films.This is likely due in part to the separation of the gelation and evaporation stages of film formation.The pore electrode was fabricated by electrodeposited in negative potential, which was
characterized by Scanning electron microscopy and electrochemical methods.The electrode was applied in biosensor fields.3.Electrochemical synthesis Au@Pt nanoparticles on choline chloride modified glassy carbon electrode for sensitive detection hydrogen peroxideA simple electrochemical sensor for sensitive determination of hydrogen peroxide was fabricated by electrochemical synthesis of Au@Pt nanoparticles（core@shell）on the surface of choline chloride（Ch）modified glassy carbon electrode（GCE）.Ch was used to combine metal ions, and also played a dual role of stabilizer in the construction of Au@Pt nanoparticles.Au nanoparticles was immobilized on the Ch by underpotential electrodeposition（UPD）process.A one-atom-thick shell of Cu was modified on the Au core by electrochemical underpotential deposition, and then this modified electrode was put into H2PtCl6 solution, the Cu monolayer was replaced with Pt by galvanic exchange.The obtained Au@Pt nanoparticles were characterized by scanning electron microscope（FE-SEM）and electrochemical techniques.As a result, the Au@Pt（core@shell）exhibited remarkable electrocatalytic activity towards the reduction of hydrogen peroxide.Under the optimum conditions, Chronoamperometric experiments showed that at an applied potential of 10mV（AgCl），the reduction current of H2O2 was linear to its concentration in the range of 32uM to 2.496mM and a low detection limit of 1.0×10-6 M, the promising electrochemical sensor was investigated against ascorbic acid（AA）and uric acid（UA）, the results demonstrated that the sensor exhibited stability, repeatability, and selectivity.【关键词】溶胶-凝胶 纳米材料 修饰电极 电催化
【英文关键词】sol-gel nanomaterials modified electrode electrocatalysis 【目录】溶胶—凝胶与纳米材料修饰电极及其电化学性质要5-7ABSTRACT7-9
第一章 综述11-20
摘
1.1 溶胶-凝胶的制备、性质及应用11-12及应用12-161617-20
1.2 纳米粒子制备、性质
1.3 双金属核-壳结构纳米复合电极的构建
16-17
参考文献1.4 本论文的研究目的和设想第二章 3-氨丙基三乙氧基硅烷单层在电极表面非均相
20-39
2.1 前言散: 铂纳米花的形成及其电催化性质20-2122-342.2 实验部分21-222.4 结论34-35
2.3 结果与讨论参考文献35-39
第三章
电化学沉积四甲氧基硅烷膜孔状电极及其电化学性质39-483.1 前言39-40
3.2 实验部分40-41
参考文献47-48
3.3 结果与讨论41-473.4 结论47第四章 在胆碱修饰的玻碳电极上电化学合成 Aucore@ Ptshell 纳
米粒子用于双氧水的检测48-59实验部分49-5057
4.1 前言48-494.2
4.3 结果与讨论50-57
工作展望59-60
4.4 实验结论附录：研究参考文献57-59生期间发表论文及获奖情况60-61致谢61
第五篇：各类电池的电极反应、优缺点、自放电、解决方法及密封措施
1、化学电源的分类（1）按工作性质分: 1.原电池，又称一次电池:例如:Zn一MnO2，Zn一HgO，Zn一AgO，锂电池等。2.蓄电池，又称二次电池:例如:Pb一PbO2，Cd—NiOOH等。3.贮备电池，又称激活式电池:Mg—ClAg，Zn—AgO。4.燃料电池，又称连续电池:H2-O2燃料电池。（2）按电解质的性质分: 1.电解质为碱性水溶液一碱性电池(例:Cd—NiOOH)2.电解质为中性水溶液一中性电池(例:Zn一MnO2)3.电解质为酸性水溶液一酸性电池(例:铅酸电池)4.电解质为有机电解质溶液一有机电解质电池(例:锂离子电池)5.电解质为固体电解质一固体电解质电池(例:锂碘电池)（3）按正负极活性物质的材料分: Zn一MnO2系列电池、Zn一AgO系列电池、Cd—NiOOH电池、铅酸电池、氢镍电池、锂离子电池、海水电池、溴一锌蓄电池等等。（4）活性物质的保存方式分: 1.活性物质保存在电极上:通常的一次、二次电池。2.活性物质从外边连续供给电极:燃料电池。
2、电池自放电
（1）发生自放电的原因: 从热力学上看，产生自放电的根本原因是由于电极活性物质在电解液中不稳定引起的。因大多数的负极活性物质是活泼的金属，它在水溶液中的还原电位比氧负极要负，因而会形成金属的自溶解和氢析出的共扼反应，使负极活性物质不断被消耗。正极活性物质同样也会与电解液或电极中的杂质发生作用被还原而产生自放电。
其他原因:1.正负极之间的微短路或正极活性物质溶解转移到负极上必须采用良好的隔膜来解决。2.电池密封不严，进入水分、空气等物质造成自放电。（2）克服自放电的方法:采用高纯的原材料、在负极材料中加入氢过电位高的金属(Hg，Cd，Pb)、在电极或溶液中加入缓蚀剂来抑制氢的析出。锌—二氧化锰电池
一、锌负极的自放电: 锌电极产生自放电的原因：
1.氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电（主因）2.氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电3.电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电 影响锌电极自放电的因素
1.锌的纯度及表面均匀性的影响。2.溶液pH 值的影响。3.电液中NH4Cl、ZnCl2浓度的影响。4.温度的影响。
二、降低锌负极自放电的措施：
1.加添加剂，在金属锌中加入添加剂、在电解液中加入缓蚀剂。2.保证原材料的质量达到要求。3.对电解液进行净化。4.贮存电池的温度低于25℃。5.电池要严格密均。
Cd/Ni00H电池
因为负极镉在电解液中的平衡电极电势比氢的正，不易构成自发腐蚀电池，而且氢在镉上的析出过电位很大，所以镉镍电池自放电小。氢镍电池
一、影响镍氢电池自放电的因素:(1)成分自分解(构成正极的氢氧化镍的热、动力学不稳定性),正极成分分解产生的氧可能到达负极,造成正负极活性物质的损失,相应的容量也会降低。(2)储氢合金负极上产生的氢到达正极,与正极反应造成活性物质损失,相应的容量降低。(3)由于正极上杂质氮化物的存在,引起亚硝酸盐和氨之间的氧化还原穿梭反应的进行,使得正极退化,容量降低。(4)负极表面由于氧化造成的负极退化,从而负极容量损失(5)镍氢电池内压的形成和电解液泄漏。
二、降低氢镍电池自放电的措施：
1、改变电极组分和合金成分的作用;
2、采用正极添加材料，添加Co、Mn类化合物等。
3、对隔膜进行改性，使用具有OH-交换功能的聚合物薄膜改善电池的自放电和循环寿命性能。
4、存放环境应干净整洁,以防灰尘中含有导体物质而使电自放电加快。
5、电池应带电储存，其储存温度以20±5℃为宜。铅酸蓄电池的自放电
一、负极产生的自放电
由于负极活性物质铅为活泼的金属粉末电极，在硫酸溶液中，电极电位比氢负，可以发生置换氢气的反应。影响铅自溶速度有以下几方面：（1）铅自溶速度随硫酸浓度及电解液温度的增加而增长。（2）负极表面杂质的影响，负极表面有各种金属杂质存在，当杂质的氢超电势值低时，就能与负极活性物质形成腐蚀微电池，从而加速了铅的自溶速度。例如锑、铁、银等金属存在时。（3）正极PbO2反应析出的氧气很容易在负极被还原吸收，从而促使负极铅自溶。（4）隔板、电解液中含有的金属杂质与负极活性物质产生的微电池促使负极铅自溶。
二、正极产生的自放电
（1）正极板栅中金属锑、金属铅及金属银等的氧化。（2）极板孔隙深处和极板外表面硫酸浓度之差所产生的浓差电池引起自放电，这种自放电随着充电后的搁置时间而逐渐减小。3）负极产生氢气的影响4）隔板电解液中杂质影响，若在隔板或电解液中存在易被氧化的杂质，会引起正极活性物质的还原而产生自放电。（5）正极活性物质中铁离子的影响。锂离子电池自放电
自放电的原因： 1.造成可逆容量损失的原因：可逆容量损失的原因是发生了可逆放电反应，原理跟电池正常放电反应一致。不同点是正常放电电子路径为外电路、反应速度很快；自放电的电子路径是电解液、反应速度很慢。
2.造成不可逆容量损失的原因：A:正极与电解液发生的不可逆反应（相对主要发生于锰酸锂、镍酸锂这两种易发生结构缺陷的材料）。B:负极材料与电解液发生的不可逆反应（化成时形成的SEI膜就是为了保护负极不受电解液的腐蚀。）C:电解液自身所带杂质引起的不可逆反应，消耗了电解液中的锂离子，进而损失了电池容量。D:制成时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应。空气中的粉尘或者制成时极片、隔膜沾上的金属粉末都会造成内部微短路。
如何实现电池的密封？
实现电池密封必须解决三个问题:
1、负极在电解液中稳定，不会自动溶解而析出氢气;负极物质过量，使正极在充电完全而产生氧气时，负极上仍有未充电的活性物质存在，保证负极上不会由于过充电而析生氢气；正极上产生的氧气易于在负极上还原即负极活性物质可以吸收正极上生成的氧气。
2、有一定的气室，便于氧气迁移。
3、采用合适的隔膜，便于氧气通过，促进氧气快速向负极扩散。Cd/Ni00H电池的密封措施：
1、负极的容量大于正极容量，当正极发生过充电时，负极上还有过量的Cd(OH)2仍可进行还原，因而不会发生析氢过程。而正极充电和过充时产生的O2可以与负极还原成的Cd发生反应而消除，构成镉氧循环。
2、控制电解液用量。
3、采用多孔薄型镍电极和福电极，极间距减小，有利于氧气向负极扩散以及氧气的吸收。
4、采用微孔隔膜。5.在氧化镍电极中加入反极物质Cd(OH)2。一旦电池过放电时，正极中的Cd(OH)2(反极物质)可进行阴极还原，因此防止了正极上析氢。若负极也过放产生氧气则又可被正极中反极物质生成的镉所吸收，构成镉氧循环。
6、使用密封安全阀
7、正确使用和维护电池，严格控制电池的充放电制度和对工作温度的控制。
铅酸蓄电池密封措施：
铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计，正极在充电后期产生的氧气扩散到负极，与负极海绵状铅发生反应变成水，使负极处于去极化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小，故使用期间不需加酸加水维护。氧循环如下： 正极：PbSO4+H2O——PbO2+O2-----扩散 负极:
PbSO4----------Pb
O2
H2O---------H2SO4+PbO 负极起着双重作用，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅与正极产生的O2反应而被氧化成PbO，另一方面是极板中的硫酸铅又要 接受外电路传输来的电子进行还原反应，由硫酸铅反应成海绵状铅。金属氢化物镍电池密封措施：
电池设计和镉镍电池基本相同，负极容量比正极容量大，过充电时，正极产生的氧气在贮氢合金负极上还原，过放电时，在镍电极析出的氢气则可被氢化物电极吸收，电池可实现密封设计。
过充电时：正极：4OH------2H2O+O2+4e氧循环 负极：2H2O+O2+4e-----4OH-过放电时：正极：2H2O+2e----2OH-+H2氢循环 负极：2OH-+H2----2H2O+2e
如何提高活性物质的利用率？
影响活性物质的利用率主要有以下几点：⑴活性物质的活性，活性大小与其晶型结构、制造方法、含杂多少以及表面的状态有密切的关系，活性高的其利用率也高。有时活性物质吸附一些有害杂质也会使活性降低，造成电池容量下降。⑵电极和电池的结构，电极的结构包括电极的成型方法、极片的孔径、孔率、厚度，极片的真实表面积的大小等。在活性物质相同的条件下，极片越薄，其活性物质的利用率越高；电极的孔径大一些孔率高一些，有利于电解液的扩散，但是孔径过大、孔率过高，电子导电的电阻增大，因此孔径和孔率要适当，利用率才会较高；极片的真实表面积越大，活性物质的利用率也越高。⑶电解液的数量、浓度和纯度。电解液的浓度要保证其有较高的导电率；电解液的纯度越高，活性物质的利用率也越高。另外，影响活性物质利用率的外在因素则是放电制度，I放越大，利用率越小；T放越高，利用率越大；V终越高，利用率越小。
电极反应
碱性锌—二氧化锰电池
正极：2MnO2+2H2O+2e-----2MnOOH+2OH-负极：Zn+2OH--2e----Zn(OH)2==ZnO+H2O 总反应：Zn+2MnO2+2H2O---2MnOOH+Zn(OH)2 铅酸蓄电池
正极：PbO2+3H++HSO4-+2e----PbSO4+2H2O 负极：Pb---Pb2++2e Pb2++HSO4-----PbSO4+H+ 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4-----2PbSO4+2H2O Cd/Ni00H电池
负极：Cd+2OH-----Cd(OH)2+2e
正极：2NiOOH+2H2O+2e----2Ni(OH)2+2OH-
总反应：Cd+2NiOOH+2H2O----2Ni(OH)2+Cd(OH)2 高压镍氢电池
负极：1/2H2+OH------H2O+e
正极：NiOOH+H2O+e----Ni(OH)2+OH-总反应：NiOOH+1/2H2-----Ni(OH)2 低压镍氢电池（金属氢化物镍电池）负极：MH+OH------M+H2O+e
正极：NiOOH+H2O+e------Ni(OH)2+OH-总反应：NiOOH+MH-----Ni(OH)2+M 锌---氧化银电池
Zn+2AgO+H2O-----Zn(OH)2+Ag2O Zn+Ag2O+H2O----Zn(OH)2+2Ag 锂离子电池
正极：LiCoO2----Li1-xCoO2+xLi++xe 负极：6C+xLi++xe-----LixC6
总反应：6C+LiCoO2-----LixC6+Li1-xCoO 碱性锌锰电池特点 1.放电性能好:容量高，可大电流连放，放电曲线平稳。2.低温性能好:可以在-40℃的温度下工作。性能：
1、碱锰电池的开路电压约为1.55v，工作电压约为1.25v。
2、电池内阻小，在快速放电时能提供足够的容量，而且在低温(一20℃)下，其放电容量相当于干电池室温下的数量。
3、放电曲线相当平坦，放电到终止电压(0.9v)时，放电量明显高于其他锌锰电池。铅酸蓄电池的优缺点
优点:1.原料易得，价格相对低廉;2.高倍率放电性能良好;3.温度性能良好，可在-40~+60℃的环境下工作4.适合于浮充电使用，使用寿命长，无记忆效应;5.废旧电池容易回收，有利于保护环境。缺点:1.比能量低，一般为30一40Wh/kg;2.使用寿命不及Cd/Ni电池3制造过程容易污染环境，必须配备三废处理设备。Cd/Ni00H电池的优缺点
优点:使用寿命长，蓄电池自放电小，使用温度范围广，耐过充过放，放电电压平稳，机械性能好。缺点:活性物质利用率低，成本较高，负极镉有毒，电池长期浅充放循环时有记忆效应。高压氢镍电池
优点:较高的比能量，循环寿命长，耐过充、过放，能力强，以及可.以通过氢压来指示电池荷电状态。
缺点:成本高，密封难，自放电大，安全性低.低压氢镍电池(金属氢化物镍电池)
1、耐过充过放能力强
2、容量和比能量提高1.5一2倍;电池寿命相当.3、自放电较大，环境污染小，无记忆效应。锌一氧化银电池
优点:(1具有很高的比能量(2)很高的放电速率(3)平稳的放电电压(4)较小的自放电速率.缺点:(1)成本很高(2)寿命较短(3)高低温性能较差 锂电池
优点:①比能量高，放电电压高(3.0v}②工作电压平稳③使用温度范围宽(-40℃一+50℃)④体积小、重量轻⑤湿储存寿命长⑥资源丰富，性价比高
缺点:①安全性·某些锂非水溶液电池，如Li/SO2等电池，在重负荷放电，特别是当外部短路时会发生爆炸。②成本高。锂电池在制作过程中要避免与水接触。所用有机溶剂和无机盐均需彻底除去水份，这就提高了成本，另外，有些正极活性物质的成本也较高。③比功率低。有些锂电池(如有机电解液的锂电池)由于有机电解液的比电导较小，放电电流密度提不高，故其比功率较低。锂离子电池
优点：
1、工作电压高。通常单体锂离子电池的电压为3.6V，为镉镍和镍氢电池的3倍。
2、体积小、重量轻、比能量高。利于便携式电子设备小型轻量化。
3、安全快速充电。采用1C充电速率，可在2h内充足电，且安全性能大大提高。
4、寿命长。
5、工作温度范围宽。可在-20℃~60℃之间工作，高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电小、无记忆效应、无污染等优点。缺点:
1、内电阻高。电解液为有机溶液，其电导率比镉镍、镍氢电池电解液小得多，内电阻约大10倍。
2、工作电压变化较大。
3、放电速率较大时，容量下降较大。
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