摘要: 研究了以铈为活性物质的氧化还原胶体电解质作为电池正极材料。Ce3+/Ce4+有比较高的氧化还原电位，制备成胶体后能提高反应物的浓度，改善了电池的性能。 使用分散法配制了甲基磺酸铈、硝酸铈和硫酸锌三种胶体。研究了二氧化硅含量和酸浓度对胶体的... 展开 研究了以铈为活性物质的氧化还原胶体电解质作为电池正极材料。Ce3+/Ce4+有比较高的氧化还原电位，制备成胶体后能提高反应物的浓度，改善了电池的性能。 使用分散法配制了甲基磺酸铈、硝酸铈和硫酸锌三种胶体。研究了二氧化硅含量和酸浓度对胶体的粘度和电导率的影响，用电镜扫描对胶体进行了表面形貌观察和分析。结果表明，当二氧化硅含量适中时，胶体的凝胶状态、表面结构及电性能方面表现出色，适当的酸浓度能提高胶体的电导和改善凝胶状态。电解质粒子均匀的分散在凝胶网络结构中，孔隙较多，有利于电解质的扩散和迁移，有助于胶体电解质容量的提高。 对甲基磺酸体系，研究了1.5mol·L-1 Ce（CH3SO3）3+2mol·L-1CH3SO3H胶体电解质在铂电极上的氧化反应和还原反应的动力学特征。对极化曲线数据进行处理计算，得到反应相关动力学参数为：扩散系数为5.89×10-6cm-2·s-1，传递系数α≈0.3845，β≈0.26，交换电流密度ia0=2.75×10-3mA·cm-2，ic0=5.13×10-3mA·cm-2。 在硝酸体系里，研究了3mol·L-1 Ce（NO3）3+1mol·L-1 HNO3胶体电解质的性能，得到反应相关动力学参数为：传递系数α≈0.7755，β≈0.2175，交换电流密度ia0=1.74×10-3mA·cm-2，ic0=4.99×10.4mA·cm-2。 组装电池，研究了胶体电池性能。比较两种体系不同充电电流和放电电流下电池性能，发现：大电流充放电，电池的库伦效率高；小电流充放电，电压效率高；从能量效率看，胶体电池适合于较大电流充放电。充放电循环实验结果表明：甲基磺酸体系的循环性能好，但硝酸体系的比能量高。从充放电测试得出以Ce3+/Ce4+作为电极并配制成胶体电解质是可行的，有望应用于实际。 收起