无汞可充碱锰电池需要解决的关键问题是如何提高电池的循环性能和去汞后的耐蚀性能.该课题将这两个问题作为主要研究内容,试图寻求相应的解决方案.首先,针对无汞可充碱锰电池循环容量衰降较快的问题,采用单电极放电曲线测试,确定了导致电池容量衰降的决定性因素是Zn负极性能的衰退,而不是MnO<,2>正极性能的下降.对于经历不同循环次数的电池进行解剖,采用化学分析、XPS、XRD及SEM等手段,分别揭示出负极、正极的容量衰降机理,为进一步改进无汞可充碱锰电池的循环性能指明了研究的方向.其次,在改进无汞可充碱锰电池循环寿命方面,采用化学方法合成了锌酸钙、锌酸钡和锌酸锶样品,首次将其用于无汞可充碱锰电池的负极添加剂.通过锌膏电极的循环伏安测试、电化学阻抗谱测试和电池的放充电测试,证实了碱土金属化合物在无汞可充碱锰电池中的应用有效改善了电池的循环性能.首次采用基于粉末微电极阵列的组合电化学测试方法,对氧化锌、锌酸钙、锌酸钡和锌酸锶的循环性能进行了测试和比较,结果表明几种碱土金属锌酸盐均表现出优于氧化锌的循环性能.首次组装了基于粉末微电极阵列的组合电化学循环伏安测试系统,达到了预先的设计要求,采用该方法极大地提高了测试的效率,很好地保证了不同样品之间测试条件的一致性,非常适合于粉末电极材料的比较和筛选.然后,在代汞缓蚀剂的选择方面,采用稳态极化曲线的方法,全面比较几类代汞缓蚀剂的缓蚀作用,发现无机、有机缓蚀剂之间存在缓蚀协同效应,组成的复合代汞缓蚀剂的缓蚀效率达到82.4%.电化学阻抗谱和锌膏集气实验进一步证实了复合代汞缓蚀剂对纯锌和锌合金粉良好的缓蚀作用.在碱性锌电极工作环境和充放电电势范围内,实验证明复合缓蚀剂本身具有较好的化学、电化学稳定性,并能长期保持稳定的作用.锌膏集气实验和电池贮存实验均表明,复合代汞缓蚀剂的缓蚀效果超过了汞.而且在电性能和循环性能方面,又能较大程度地弥补去汞带来的损失.综合考虑,复合代汞缓蚀剂可以代替汞的使用,环境意义十分重大.最后,通过双电层电容的测量、电化学阻抗谱、稳态极化曲线和红外光谱的分析,提出了复合代汞缓蚀剂的吸附行为理论、缓蚀作用机理和协同作用机理,很好地解释了实验的结果,并为进一步选择、设计复合代汞缓蚀剂提供了理论基础.