JPS60264049A - アルカリ亜鉛蓄電池 - Google Patents
アルカリ亜鉛蓄電池Info
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- JPS60264049A JPS60264049A JP59121054A JP12105484A JPS60264049A JP S60264049 A JPS60264049 A JP S60264049A JP 59121054 A JP59121054 A JP 59121054A JP 12105484 A JP12105484 A JP 12105484A JP S60264049 A JPS60264049 A JP S60264049A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion
- F16H59/14—Inputs being a function of torque or torque demand
- F16H59/18—Inputs being a function of torque or torque demand dependent on the position of the accelerator pedal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ)産業上の利用分野
本発明は銀−亜鉛重油、ニップル−亜給電池などのよう
に負極として亜鉛極を用い、電解液としてアルカリ水溶
液を用いるアルカリ亜鉛蓄植池に関し、特に亜鉛極の改
良に関する。
に負極として亜鉛極を用い、電解液としてアルカリ水溶
液を用いるアルカリ亜鉛蓄植池に関し、特に亜鉛極の改
良に関する。
(ロ)従来技術
負極としての亜鉛は単位itあたりのエネルギー密度が
大きく且つ安価である利点を有Tる反面、放電時に亜鉛
がアルカリ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電
時にこの亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状あるいは海
綿状に電析するため、充放電を繰り返す2電析亜鉛かセ
パレータを貫通して対極と接して内部短絡を引き起こし
サイクル寿命が短かくなる欠点がある。
大きく且つ安価である利点を有Tる反面、放電時に亜鉛
がアルカリ電解液に溶出して亜鉛酸イオンとなり、充電
時にこの亜鉛酸イオンが亜鉛極表面に樹枝状あるいは海
綿状に電析するため、充放電を繰り返す2電析亜鉛かセ
パレータを貫通して対極と接して内部短絡を引き起こし
サイクル寿命が短かくなる欠点がある。
このため、遊離する電解液を極力少なくすることで亜鉛
酸イオンの溶出を抑制するために、電解液量を規制する
方法が採用されている。ところか特に高率放電や低温で
の放電を行なうと、充放電の際に亜鉛は円滑に酸化、還
元されなくなる。これは、高率放電では反応速度が早い
ため多量のべ解液を必要とし電解液不足が生じるからで
あり、低温での放電ではイオンの移動が遅(なるη)ら
である。また、この際極板表面の反応性の大小が顕著に
現われ、反応性の小さいところでは1解液不足が生じる
というF’JX解液の不均一分布が生じる。
酸イオンの溶出を抑制するために、電解液量を規制する
方法が採用されている。ところか特に高率放電や低温で
の放電を行なうと、充放電の際に亜鉛は円滑に酸化、還
元されなくなる。これは、高率放電では反応速度が早い
ため多量のべ解液を必要とし電解液不足が生じるからで
あり、低温での放電ではイオンの移動が遅(なるη)ら
である。また、この際極板表面の反応性の大小が顕著に
現われ、反応性の小さいところでは1解液不足が生じる
というF’JX解液の不均一分布が生じる。
電解液が不足すると放電の際に炬鉛は電子伝導性の低い
酸化亜鉛となり不動態化し、更に反応が進むとこの酸化
亜鉛が拒鉛極表面に緻密な層を形成し反応性を低ドさせ
る。
酸化亜鉛となり不動態化し、更に反応が進むとこの酸化
亜鉛が拒鉛極表面に緻密な層を形成し反応性を低ドさせ
る。
このようfl不動態化現象を防止する方法として、特開
昭50−119941号公報では亜鉛活物質層表面に不
織布を配し、その表面に真空蒸着法でカーボンのiI!
膜層を形成せしめることが提案されている。しかしなが
ら、活物質層表面に不織布を配してその表面にカーボン
の蒸着膜を配した場合には、カーボンの蒸着膜ではおぎ
なえない鷹解液の保液性は向上させられるものの、rI
i、iにより活物質である亜鉛が不織布内外に溶出して
しまい充電の際に元の位置に析出しに(いため電池反応
に関与する活物質量が減少すると共に極板変形か生じる
という問題点があった。
昭50−119941号公報では亜鉛活物質層表面に不
織布を配し、その表面に真空蒸着法でカーボンのiI!
膜層を形成せしめることが提案されている。しかしなが
ら、活物質層表面に不織布を配してその表面にカーボン
の蒸着膜を配した場合には、カーボンの蒸着膜ではおぎ
なえない鷹解液の保液性は向上させられるものの、rI
i、iにより活物質である亜鉛が不織布内外に溶出して
しまい充電の際に元の位置に析出しに(いため電池反応
に関与する活物質量が減少すると共に極板変形か生じる
という問題点があった。
P→ 発明の目的
本発明はかかる点に濫み亜鉛極の不動態化を抑制すると
共(乙より睡期にわたるサイクル寿命を得んとするもの
である。
共(乙より睡期にわたるサイクル寿命を得んとするもの
である。
に)発明の構成
本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、亜鉛極表面に形成
する4f@の厚み及び薄層を形成する4導性粉末の粒子
径を適宜選択することにより、不!lI/I態化を抑制
するだけでなく穐鉛負極のガス吸収も円滑に行なわせし
めサイクル寿命を大巾に向上させ得ることを見い出した
。即ち、本発明のアルカIJ =i鉛蓄電池は亜鉛活物
質を主体とする活物質層表面に、平均粒径061μ以下
の炭素粉末からなる薄層を備え、且つ該薄1−の厚みが
20〜200μである亜鉛極を有するものである。また
、前記4層は炭素粉末を単に亜鉛極表面1こ付着させて
形成することもできるか、ある程度の撥水性を荷する合
成樹脂の微孔性膜に炭素粉末に保持せしめて形成すると
ガス吸収がより円滑に行なうことができ効果的である。
する4f@の厚み及び薄層を形成する4導性粉末の粒子
径を適宜選択することにより、不!lI/I態化を抑制
するだけでなく穐鉛負極のガス吸収も円滑に行なわせし
めサイクル寿命を大巾に向上させ得ることを見い出した
。即ち、本発明のアルカIJ =i鉛蓄電池は亜鉛活物
質を主体とする活物質層表面に、平均粒径061μ以下
の炭素粉末からなる薄層を備え、且つ該薄1−の厚みが
20〜200μである亜鉛極を有するものである。また
、前記4層は炭素粉末を単に亜鉛極表面1こ付着させて
形成することもできるか、ある程度の撥水性を荷する合
成樹脂の微孔性膜に炭素粉末に保持せしめて形成すると
ガス吸収がより円滑に行なうことができ効果的である。
(ホ)実施例
酸化亜鉛粉末800重量、亜鉛粉末10重量%、添加剤
として酸化カドミウム粉末5重量%及び結着剤としてフ
ッ素樹脂粉末5型盪%を充分混合した復水を加えて混練
し、しかる後ローラーによりシート状に形成したものを
鍋等よりなる集電体の両面に配設して加圧成型を行ない
乾燥して集電体表面に亜鉛活物質層を形成する。次いで
平均粒径が0.02〜0.04μの炭素粉末(日本EC
製)を分散した1d液をスプレーがンに、よりOjl記
橿鉛活劇實、118反向に・唱1り小ら吹き付け50μ
の炭素粉末によるl’jJ層を表面に有する頃鉛極を得
る。
として酸化カドミウム粉末5重量%及び結着剤としてフ
ッ素樹脂粉末5型盪%を充分混合した復水を加えて混練
し、しかる後ローラーによりシート状に形成したものを
鍋等よりなる集電体の両面に配設して加圧成型を行ない
乾燥して集電体表面に亜鉛活物質層を形成する。次いで
平均粒径が0.02〜0.04μの炭素粉末(日本EC
製)を分散した1d液をスプレーがンに、よりOjl記
橿鉛活劇實、118反向に・唱1り小ら吹き付け50μ
の炭素粉末によるl’jJ層を表面に有する頃鉛極を得
る。
こうして(14tこ亜鉛極と公用の焼粘式ニッケル正極
とを組み合わせて大発明の二yfルー亜鉛蓄電池へを作
製(、r二。・/−1図はこの苓七池の断面図であり、
(1)は亜鉛極、(2)はニッケル極、(3)はセパレ
−タ、(4)は保液層、(5)は部槽、(6)は心槽蓋
、+7++81AiE、負極端子、(9)は炭素粉末層
である。
とを組み合わせて大発明の二yfルー亜鉛蓄電池へを作
製(、r二。・/−1図はこの苓七池の断面図であり、
(1)は亜鉛極、(2)はニッケル極、(3)はセパレ
−タ、(4)は保液層、(5)は部槽、(6)は心槽蓋
、+7++81AiE、負極端子、(9)は炭素粉末層
である。
また、削記犬素扮未に平均粒径0.1μの炭素粉末(ア
セチレンブラック二遣気化学工業#)を用いその他はく
ぜ也IAIと同一の本発明(池fB)を作製し、更に比
較のため亜鉛極表面に炭素粉末層を形成せすその111
は心池四と同一の比較電池(q及び前記炭素粉末に平均
粒径10μの天然黒鉛(日本黒鉛製)を用いその他は屯
池四と同一の比較電池CD+を作製した。
セチレンブラック二遣気化学工業#)を用いその他はく
ぜ也IAIと同一の本発明(池fB)を作製し、更に比
較のため亜鉛極表面に炭素粉末層を形成せすその111
は心池四と同一の比較電池(q及び前記炭素粉末に平均
粒径10μの天然黒鉛(日本黒鉛製)を用いその他は屯
池四と同一の比較電池CD+を作製した。
上述した本発明電池(〜及び出)と比較電池(q及びI
)lを用い、放4屯流を1Cとしたときの放電特性図を
第2図に、土た1 / 4 CIは流で5時(ト11光
嶋し満充屯とした後、1/4C屯流で放、[い電池・α
圧が12Vに達する時点で放心停止するサイクル条件で
充放屯を繰り返したときのサイクル特性図を第6図に示
す。
)lを用い、放4屯流を1Cとしたときの放電特性図を
第2図に、土た1 / 4 CIは流で5時(ト11光
嶋し満充屯とした後、1/4C屯流で放、[い電池・α
圧が12Vに達する時点で放心停止するサイクル条件で
充放屯を繰り返したときのサイクル特性図を第6図に示
す。
第2図からj区池IA) tB)及び(ロ)は亜鉛極表
面に炭素粉末ji噌を持たない114池(qに比し放r
a屯圧が高く、炭素粉末による4屯性同上で電池内抵抗
が怪減さることがわかる。
面に炭素粉末ji噌を持たない114池(qに比し放r
a屯圧が高く、炭素粉末による4屯性同上で電池内抵抗
が怪減さることがわかる。
このように本発明1池IAI tB)のサイクル寿命が
比較+lX/lt!1QID++こ比し向上する理由は
本発明上池の亜鉛極表面に形成した薄層に用いた炭素粉
末の粒径が01μ以下とこまかいため均一で密着性の長
い炭素粉末層が形成されるため、極板表面に於ける4’
rg 性及び含液性が同上し、亜鉛極表面に於ける4池
反応が均一化して起こり、活物質の不動態化が抑制され
ているからと考えられる。これに対して比較4 /In
IQでは、炭素粉末による薄層を侍たないため亜鉛極
表面に於ける不、動態化が早期に進行するのでサイクル
寿命が短く、比較電池[Dlでは平均粒径の大きな天然
黒鉛を使用しているためサイクル初期に於いCは第2因
に示吏ように炭素粉末層による効果が伺えるが、充放電
サイクルが進むと、炭素粉末の粒径が大きいが故に活物
質層との密着性が悪く亜鉛極表面から脱落が生じ、その
結果亜鉛極表面に導電性及び含液性にむらが起こり電流
の不均一分布が進行して極板変形が生じサイクル寿命は
あまり改善されない。
比較+lX/lt!1QID++こ比し向上する理由は
本発明上池の亜鉛極表面に形成した薄層に用いた炭素粉
末の粒径が01μ以下とこまかいため均一で密着性の長
い炭素粉末層が形成されるため、極板表面に於ける4’
rg 性及び含液性が同上し、亜鉛極表面に於ける4池
反応が均一化して起こり、活物質の不動態化が抑制され
ているからと考えられる。これに対して比較4 /In
IQでは、炭素粉末による薄層を侍たないため亜鉛極
表面に於ける不、動態化が早期に進行するのでサイクル
寿命が短く、比較電池[Dlでは平均粒径の大きな天然
黒鉛を使用しているためサイクル初期に於いCは第2因
に示吏ように炭素粉末層による効果が伺えるが、充放電
サイクルが進むと、炭素粉末の粒径が大きいが故に活物
質層との密着性が悪く亜鉛極表面から脱落が生じ、その
結果亜鉛極表面に導電性及び含液性にむらが起こり電流
の不均一分布が進行して極板変形が生じサイクル寿命は
あまり改善されない。
次いで亜鉛極表面の炭素粉末からする1専層を合成樹脂
の微孔性膜に炭素粉末を保持させて形成した他実線側を
以下に示し説明する。
の微孔性膜に炭素粉末を保持させて形成した他実線側を
以下に示し説明する。
前述の果屯体に形成した亜鉛活物質層表面に、平均粒径
が0.02〜0.04μの炭素粉末(日本EC製)と、
ポリテトラフルオロエチレンM%7i[(ダイキン工業
11160重量襲)を0.1〜1.0重量%に稀釈した
ものとを、重滑比で1=1で混合した溶液を薄く塗布し
、次いで80℃程度の温度で乾燥せしめて炭素粉末によ
る薄層を表面に有する亜鉛極を得る。こうして得た亜梧
題を用いその池は電池(5)と同様の本発明電池(al
を作製する。
が0.02〜0.04μの炭素粉末(日本EC製)と、
ポリテトラフルオロエチレンM%7i[(ダイキン工業
11160重量襲)を0.1〜1.0重量%に稀釈した
ものとを、重滑比で1=1で混合した溶液を薄く塗布し
、次いで80℃程度の温度で乾燥せしめて炭素粉末によ
る薄層を表面に有する亜鉛極を得る。こうして得た亜梧
題を用いその池は電池(5)と同様の本発明電池(al
を作製する。
また炭素粉末に平均粒径0.1μの炭素粉末(1気化学
工業製)を用いその他は′4池ta+と同一の本発明1
池(bl、炭素粉末に平均粒径1Qμの天然黒鉛(日本
黒鉛製)を用いその他は電池ialと同一の比較電池t
dl及び目1述の電池但)と同一の比較電池+c+を1
乍製した。
工業製)を用いその他は′4池ta+と同一の本発明1
池(bl、炭素粉末に平均粒径1Qμの天然黒鉛(日本
黒鉛製)を用いその他は電池ialと同一の比較電池t
dl及び目1述の電池但)と同一の比較電池+c+を1
乍製した。
これらの電池を用い前述同様放4fi流を1Cとしたと
きの放電特性図を第4図に、また前述同様のサイクル条
件で充放電を行なったときのサイクル特性図及び電解液
減少量を示す図面を第5図及び第6図に夫々示す。
きの放電特性図を第4図に、また前述同様のサイクル条
件で充放電を行なったときのサイクル特性図及び電解液
減少量を示す図面を第5図及び第6図に夫々示す。
第4図より合成樹脂からなる微孔性膜に炭素粉末を保持
した薄層を有する1亜鉛極を備えた1a池は、前述した
合成樹脂、す1らなる微孔性膜を用いない亜鉛極を備え
た電池と同様炭素粉末による効果があり、第5図に於い
ても本発明屯池憤)及びtblは比較電池tel及び+
dlに比しサイクル寿命が向上していることがわかる。
した薄層を有する1亜鉛極を備えた1a池は、前述した
合成樹脂、す1らなる微孔性膜を用いない亜鉛極を備え
た電池と同様炭素粉末による効果があり、第5図に於い
ても本発明屯池憤)及びtblは比較電池tel及び+
dlに比しサイクル寿命が向上していることがわかる。
第5図に於ける4池fb)のサイクル寿命が第3(2)
に於ける4池113)のサイクル寿命より若干延びてい
るのは微孔性膜の骨格に炭素粉末が保持されていたrこ
め卯鉛極表面への結着力が増したためと考えられ、電池
(C)が電池(qと同様余りサイクル寿命が廷びなかっ
たのは炭素粉末の粒径が図からは炭素粉末からなる薄層
を有する亜鉛極を備えた4池ta+ tbl td)の
凰解液減少啜が低(抑えられていることがわかるが、こ
れは微多孔性膜の骨格が優れた防水性を博するフッ素樹
脂であるため、充電時に正極より発生する酸素力′スを
効率よく吸収して電池内部ガス圧の上昇を防止している
ためである。
に於ける4池113)のサイクル寿命より若干延びてい
るのは微孔性膜の骨格に炭素粉末が保持されていたrこ
め卯鉛極表面への結着力が増したためと考えられ、電池
(C)が電池(qと同様余りサイクル寿命が廷びなかっ
たのは炭素粉末の粒径が図からは炭素粉末からなる薄層
を有する亜鉛極を備えた4池ta+ tbl td)の
凰解液減少啜が低(抑えられていることがわかるが、こ
れは微多孔性膜の骨格が優れた防水性を博するフッ素樹
脂であるため、充電時に正極より発生する酸素力′スを
効率よく吸収して電池内部ガス圧の上昇を防止している
ためである。
尚、炭素粉末からなる薄層を形成するには平均粒径0.
1μ以Fの炭素粉末を用いることが望ましく、薄層の厚
みに関しては、20μより薄(なると効果が余りみられ
ず200μを越えると亜鉛極表面の導磁性及び含液性が
かなり高くなり、活物質層トのバランスがくずれると共
に活物質の充填域を減らずことになるため、20LL乃
至200μとすることが・塁ましい。
1μ以Fの炭素粉末を用いることが望ましく、薄層の厚
みに関しては、20μより薄(なると効果が余りみられ
ず200μを越えると亜鉛極表面の導磁性及び含液性が
かなり高くなり、活物質層トのバランスがくずれると共
に活物質の充填域を減らずことになるため、20LL乃
至200μとすることが・塁ましい。
(へ)発明の効果
木発明植池は活物質−の表面に平均粒径0.1μ以下の
炭素粉末からなる厚み20〜200μの薄層をnTる亜
鉛極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池であるθ)ら、充放電
サイクルの遅過に伴う亜鉛極の不動態化を抑制すると共
に酸素がス吸収能力が同上し、より挾期にわたるサイク
ル寿命が得られる効果がある。
炭素粉末からなる厚み20〜200μの薄層をnTる亜
鉛極を備えたアルカリ亜鉛蓄電池であるθ)ら、充放電
サイクルの遅過に伴う亜鉛極の不動態化を抑制すると共
に酸素がス吸収能力が同上し、より挾期にわたるサイク
ル寿命が得られる効果がある。
第1図は本発明のアルカリ亜鉛溶4池の断面図、第2図
及び第4図は放電特性図、第3図及び第5四βl +a
l fbl・・・本発明電池、[Q [+ +a fd
+・・・比較電池、+11・・・M g Mi 、f2
)・・・ニッケル極、f3+・・・セパレータ。 (4)・・・保液層、(9)・・・炭素粉末層。 出願人 三洋電8i味式会社 代理人 弁理士佐野静夫 第2図 第3図 すイク)シ(閃) 第4図
及び第4図は放電特性図、第3図及び第5四βl +a
l fbl・・・本発明電池、[Q [+ +a fd
+・・・比較電池、+11・・・M g Mi 、f2
)・・・ニッケル極、f3+・・・セパレータ。 (4)・・・保液層、(9)・・・炭素粉末層。 出願人 三洋電8i味式会社 代理人 弁理士佐野静夫 第2図 第3図 すイク)シ(閃) 第4図
Claims (2)
- (1) 亜鉛活物jtを主体とする活勿質層表面に。 平均粒径0.1μ以下の炭素粉末からなる薄層を備え、
且つ該薄層の厚みが20〜200μである亜鉛極を有す
るアルカリ亜鉛蓄電池。 - (2)前記薄層は合成樹脂からなる微孔性膜に炭素粉末
が保持されたものである特許請求の範囲第(1)項記載
のアルカリ亜鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121054A JPS60264049A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59121054A JPS60264049A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60264049A true JPS60264049A (ja) | 1985-12-27 |
Family
ID=14801693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59121054A Pending JPS60264049A (ja) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | アルカリ亜鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60264049A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62295353A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
| WO2006079280A1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-03 | Byd Company Limited | A zinc negative electrode for zinc-nickel secondary batteries, a preparation method thereof, and a zinc-nickel secondary battery containing the same |
| CN115117287A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种超薄的复合锌负极及其制备方法和应用 |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59121054A patent/JPS60264049A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62295353A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
| WO2006079280A1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-03 | Byd Company Limited | A zinc negative electrode for zinc-nickel secondary batteries, a preparation method thereof, and a zinc-nickel secondary battery containing the same |
| CN115117287A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种超薄的复合锌负极及其制备方法和应用 |
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