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本文采用邻苯二甲酸酐-尿素溶剂法以邻苯二甲酸酐分别与尿素和CoCl2以及NiCl2反应,合成了两种过渡金属酞菁类配合物(CoPc和NiPc),收率分别是34.97%和30.75%。并用红外光谱和热重法对合成产物进行表征。
重点研究了两种过渡金属酞菁配合物作为电催化剂掺入到电池碳阴极中对BCX电池电化学性能的影响特性。电化学阻抗研究表明,过渡金属酞菁配合物添加到碳阴极中,能够有效降低BCX电池碳阴极阻抗值,有利于氯化锂钝化膜变得疏松,使电解液易于通过,从而使降低电池反应阻力,减少电池内阻,进一步提高电池的放电容量及输出电压,使BCX电池的性能进一步得到改善。恒流放电曲线研究表明:加入过渡金属酞菁配合物的BCX电池,比未添加过渡金属酞菁配合物的电池放电电压平均高出0.1V以上。加入过渡金属酞菁配合物的BCX电池的放电容量比普通BCX电池增加了25%以上。
对放电过程中的碳阴极表面进行SEM/EDS表面分析结果表明:随着放电深度的增加,碳阴极钝化膜层逐渐增厚。最终导致BCX电池碳阴极失效,电池放电终止。在放电初期,碳阴极钝化膜含有少量Al、S、O等元素。在放电后期,碳阴极表面膜成分主要为氯化物。
XPS研究表明:碳阴极放电产物中,主要元素为Cl和Li。Cl元素的化学状态处于-1价,Li元素化学状态为+1价,由此可以确定碳阴极放电产物的主要成分为不溶固体LiCl。另外还检测出少量的S元素,S化学状态为+6价,以化合物的形式存在,没有检测到单质S,说明由于BrCl及过渡金属酞菁配合物的存在,改变了Li/SOCl2电池放电产物S的状态。