.1628 工程科学学报，第42卷，第12期 2.4Zn-In LDHs电极的循环性能分析 LDHs电极的性能仍优于一些研究中制备的Zn-AI 图6显示了ZnO电极、Zn-Al LDHs电极和 LDHs电极. Zn-In LDHs电极的放电容量随循环次数变化曲 2.5恒电流充放电特性 线.对三个电极进行了100次充放电循环测试，由 图7中显示为第50次ZnO电极、Zn-A1LDHs 图中可以看出，在前几次循环中由于锌电极中的 电极和Zn-In LDHs电极的充放电循环测试的锌 活性物质没有被完全激活，因此电极的容量较低， 镍二次电池的充电和放电曲线图.由图7中曲线 随着充放电循环的进行，锌电极中的活性物质逐 表明，相较于ZnO电极，Zn-Al LDHs电极和 渐的被完全激活，三个电极的放电容量回归到正 Zn-In LDHs电极的充电平台电压更低，同时其放 常值.从图中得到，尽管ZnO电极的初始放电容量 电平台电压更高，说明不管是Zn-Al LDHs抑或 很高(580mAhg),但是经过50个循环后，其放 是Zn-In LDHs作为锌镍二次电池负极材料都很 电容量开始迅速下降，经过100个循环后，放电容 有效的提高了电池的充电和放电性能.而且引入 量已经降到了366.2mAhg,容量保持率（放电容 了金属元素In的Zn-In LDHs电极的充电平台电 量/初始放电容量)仅为59.06%，与之相比，Zn-A1 压稍低于Zn-Al LDHs电极，同时Zn-In LDHs电 LDHs和Zn-In LDHs电极在IO0次循环的周期中 极还具有相对较高的放电平台电压.在电池的充 则表现出了较好的循环稳定性，Zn-A1LDHs电极 电平台电压和放电平台电压中，充电平台电压越 和Zn-In LDHs电极的初始放电容量分别为392.9 低，则越有利于抑制氢气的产生，可以很有效的提 和386.9mAhg,用金属元素In替代Al之后的 高锌镍二次电池的充电效率，而放电平台电压越 Zn-In LDHs的初始放电容量稍稍降低了一些，是 高，则表明锌镍二次电池的放电性能更加优良.因 由于元素In的摩尔质量要大于元素Al.经过100个 此，Zn-In LDHs相较于Zn-A1LDHs应用在锌镍 充放电循环后，Zn-Al LDHs电极和Zn-In LDHs 二次电池中具有更加优良的充放电特性 电极的放电容量分别降为338.48和356.9mAhg, 2.0 由此可知，其循环保持率分别为86.15%和92.25%， 1.9 金属元素In的加入明显提高了Zn-In LDHs作为 1.8 锌镍二次电池负极材料的循环稳定性 1.7 16 1.5 600 1.4 Zn-Al LDHs 500 Zn-In LDHs 1.3 0 1.2 w 1.1 020406080100120140160180200 .-Zn0 Time/min 20 +Zn-Al LDHs ·-Zn-In LDHs 图7锌电极第50次充放电特性曲线 100 Fig.7 The 50th charge and discharge characteristic curves of zinc electrode 0102030405060708090100110 Number of cycles 将本文的研究结果与文献中类似的产品进行 图6锌电极的充放电循环测试 了比较，发现第50次充放电曲线，文献中Zn-A1 Fig.6 Charge and discharge cycle test of zinc electrode LDHs电极的充电平台I9比本文的Zn-In LDHs 电极充电平台稍高.说明本文制备的Zn-In LDHs 同样，在充放电循环曲线中，将本文的结果与 电极的充电性能优于文献中的Zn-A1LDHs电极 文献[19-20]中的结果进行了比较.本文制备的 另外文献报道的Zn-A1LDHs电极的放电平台小 Zn-In LDHs电极容量为391mAhg,而本文制 于1.7V,略小于本文制备的Zn-In LDHs电极的 备的Zn-Al LDHs电极以及其他文献中的Zn-AI 放电平台.因此，可以看出本文制备的Zn-In LDHs LDHs电极的容量为400mAhg,已有的数据优 电极性能优于Zn-AI LDHs电极的研究 于本文制备的Zn-In LDHs电极.然而，在充放电 3结论 循环中，文献中所述的Zn-Al LDHs电极的循环 稳定性并非如本文所述.由此可见，本文制备的Z-In (1)采用水热法合成Zn-In LDHs,.通过傅里2.4    Zn‒In LDHs 电极的循环性能分析 图 6 显示了 ZnO 电极、 Zn–Al LDHs 电极和 Zn‒In LDHs 电极的放电容量随循环次数变化曲 线. 对三个电极进行了 100 次充放电循环测试，由 图中可以看出，在前几次循环中由于锌电极中的 活性物质没有被完全激活，因此电极的容量较低， 随着充放电循环的进行，锌电极中的活性物质逐 渐的被完全激活，三个电极的放电容量回归到正 常值. 从图中得到，尽管 ZnO 电极的初始放电容量 很高（580 mA·h·g−1），但是经过 50 个循环后，其放 电容量开始迅速下降，经过 100 个循环后，放电容 量已经降到了 366.2 mA·h·g−1，容量保持率（放电容 量/初始放电容量）仅为 59.06%，与之相比，Zn–Al LDHs 和 Zn‒In LDHs 电极在 100 次循环的周期中 则表现出了较好的循环稳定性，Zn–Al LDHs 电极 和 Zn‒In LDHs 电极的初始放电容量分别为 392.9 和 386.9 mA·h·g−1，用金属元素 In 替代 Al 之后的 Zn‒In LDHs 的初始放电容量稍稍降低了一些，是 由于元素 In 的摩尔质量要大于元素 Al. 经过 100 个 充放电循环后，Zn–Al LDHs 电极和 Zn‒In LDHs 电极的放电容量分别降为 338.48 和 356.9 mA·h·g−1 ， 由此可知，其循环保持率分别为 86.15% 和 92.25%， 金属元素 In 的加入明显提高了 Zn‒In LDHs 作为 锌镍二次电池负极材料的循环稳定性. 同样，在充放电循环曲线中，将本文的结果与 文献 [19−20] 中的结果进行了比较. 本文制备的 Zn‒In LDHs 电极容量为 391 mA·h·g−1，而本文制 备的 Zn–Al LDHs 电极以及其他文献中的 Zn–Al LDHs 电极的容量为 400 mA·h·g−1，已有的数据优 于本文制备的 Zn‒In LDHs 电极. 然而，在充放电 循环中，文献中所述的 Zn–Al LDHs 电极的循环 稳定性并非如本文所述. 由此可见，本文制备的Zn‒In LDHs 电极的性能仍优于一些研究中制备的 Zn–Al LDHs 电极. 2.5    恒电流充放电特性 图 7 中显示为第 50 次 ZnO 电极、Zn–Al LDHs 电极和 Zn‒In LDHs 电极的充放电循环测试的锌 镍二次电池的充电和放电曲线图. 由图 7 中曲线 表 明 ， 相 较 于 ZnO 电 极 ， Zn –Al LDHs 电 极 和 Zn‒In LDHs 电极的充电平台电压更低，同时其放 电平台电压更高，说明不管是 Zn–Al LDHs 抑或 是 Zn‒In LDHs 作为锌镍二次电池负极材料都很 有效的提高了电池的充电和放电性能. 而且引入 了金属元素 In 的 Zn‒In LDHs 电极的充电平台电 压稍低于 Zn–Al LDHs 电极，同时 Zn‒In LDHs 电 极还具有相对较高的放电平台电压. 在电池的充 电平台电压和放电平台电压中，充电平台电压越 低，则越有利于抑制氢气的产生，可以很有效的提 高锌镍二次电池的充电效率，而放电平台电压越 高，则表明锌镍二次电池的放电性能更加优良. 因 此，Zn‒In LDHs 相较于 Zn–Al LDHs 应用在锌镍 二次电池中具有更加优良的充放电特性. 将本文的研究结果与文献中类似的产品进行 了比较，发现第 50 次充放电曲线，文献中 Zn–Al LDHs 电极的充电平台[19] 比本文的 Zn‒In LDHs 电极充电平台稍高. 说明本文制备的 Zn‒In LDHs 电极的充电性能优于文献中的 Zn–Al LDHs 电极. 另外文献报道的 Zn–Al LDHs 电极的放电平台小 于 1.7 V，略小于本文制备的 Zn‒In LDHs 电极的 放电平台. 因此，可以看出本文制备的 Zn‒In LDHs 电极性能优于 Zn–Al LDHs 电极的研究. 3    结论 （1）采用水热法合成 Zn‒In LDHs，通过傅里 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0 100 200 300 400 500 600 Discharge capacity/(mA·h·g−1 ) Number of cycles ZnO Zn−Al LDHs Zn−In LDHs 图 6 锌电极的充放电循环测试 Fig.6 Charge and discharge cycle test of zinc electrode 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 Voltage/V Time/min ZnO Zn‒Al LDHs Zn‒In LDHs 图 7 锌电极第 50 次充放电特性曲线 Fig.7 The 50th charge and discharge characteristic curves of zinc electrode · 1628 · 工程科学学报，第 42 卷，第 12 期