基于材料改性的水泥基电池性能优化研究

索 智^*，章子晗，丁习周，卢庆林

(北京建筑大学 土木与交通工程学院，北京 100044)

摘　要：　该研究旨在优化水泥基电池的电化学性能，重点探究了导电材料种类与掺量、金属活性材料掺量、离子树脂改性电解质以及功能层厚度对电池开路电压的影响。通过系统调整炭黑种类、碳纤维长度与掺量、铁粉/羟基氧化镍粉末配比、离子树脂掺量以及3层功能层的厚度比例，制备试件并测试其电极电阻与电池开路电压。结果表明：尽管卡博特导电炭黑电极电阻较高，但其电池开路电压优于N330炭黑水泥基电池;3 mm碳纤维电极的电阻高于6 mm碳纤维电极，且电池开路电压较低;而“碳纤维-炭黑”复合体系虽电阻较高，却表现出更优的开路电压。此外，随着金属活性材料与离子树脂掺量的增加以及电解质层厚度的减小，电池开路电压均呈现先上升后下降的非单调变化趋势。上述结论综合表明，水泥基电池的开路电压与各关键因素之间并非简单线性关系，而是在电子导电性、离子传输效率与结构完整性之间存在一个最佳平衡点。

关键词：　水泥基电池; 炭黑; 碳纤维; 电极电阻; 开路电压

引文格式： 索智，章子晗，丁习周，等. 基于材料改性的水泥基电池性能优化研究[J]. 市政技术，2026，44(5)：57-65，73. (SUO Z，ZHANG Z H，DING X Z，et al. Study on performance optimization of cement-based batteries by material modification[J]. Journal of municipal technology，2026，44(5)：57-65，73.)