就負極的金屬材料而言,鋅(Zn)遠比鎘優秀。鋅單位重量的電容量約是Cd的1.7倍,單位體積的電容量約是1.4倍。而且,在正極活性物質相同的情況下,鋅

就負極的金屬材料而言,鋅(Zn)遠比鎘優秀。鋅單位重量的電容量約是Cd的1.7倍,單位體積的電容量約是1.4倍。而且,在正極活性物質相同的情況下,鋅的電池電壓可以高出約0.4V。這就是干電池、氧化銀電池等一次電池采用鋅作為負極的原因。

但鋅負極在運用于二次電池的時候,會像鋰一樣發生枝晶問題。圖5通過模式圖,展示了鎘和鋅的電解析出機制。使用鋅作為負極時,放電生成物ZnO(氧化鋅)以鋅酸根離子ZnO22-的形態溶于電解液,從而生成枝晶。雖然在充電時,鋅會重新析出,但此時的鋅無法回到原位,會在容易析出的位置電解析出。開始析出后,以尖端部位為活性點,析出將連續進行,樹枝狀的電解析出物——枝晶不斷生長。倘若沒有這種現象,Ni-Cd即使不存在公害問題,估計也已經被Ni-Zn取而代之。

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圖5:充放電使負極上生成枝晶的機制

鎘的放電生成物不溶于電解液,在電極上堆積,充電后重新轉化為鎘。鋅的放電生成物溶于電解液,充電時以枝晶的形態析出。

使用鋰作為負極時,放電生成物也會溶解于電解液,因此會和鋅一樣,出現由析出機制導致的枝晶問題。無論是鋰還是鋅,目前都沒有防范枝晶的有效手段。因此,使用鋰負極的二次電池還必須等到LIB完成之后才能登場。

[責任編輯:梁小婧]

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