水系鋅離子電池作為一種新型電化學儲能器件。它以充放電速度快、環(huán)境友好、制備工藝簡單和循環(huán)使用壽命長而穩(wěn)定等優(yōu)點引起人們的廣泛關注。但相比于鋰離子電池,其低的能量密度極大得限制了它的廣泛應用。為提高水系鋅離子電池的電容量,本論文采用優(yōu)化集流體結構,提升集流體和電極材料之間的相互作用方法,以導電聚合物（聚吡咯和聚苯胺）和二氧化錳為正極材料,制備具有三維結構特征的柔性水系鋅離子電池。具體研究如下:第一部分,聚吡咯低的離子傳導率是制約其倍率性能的關鍵因素。為了解決上述問題,本章節(jié)以聚吡咯為正極材料,采用聚乙烯醇（PVA）和石墨烯復合而成的導電氣凝膠為集流體,制備了柔性水系鋅離子電池。該氣凝膠集流體具三維立體結構特性、大的比表面積、良好的的導電性和柔軟性。通過探討PVA和石墨烯的不同比例來探討該集流體對基于PPy正極材料的水系鋅離子電池的電化學性能。通過優(yōu)化,該電池具有良好的電容量和優(yōu)異的倍率性能,在0.5A/g的電流密度下具有151.1mAh/g的電容量,并且在16 A/g的大電流密度下,仍具有87.6mAh/g的高比容量。第二部分,為提高二氧化錳的導電性,本章節(jié)以導電性能優(yōu)異的碳布為集流體,... 

【文章來源】：東華理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 水系鋅離子電池
        1.2.1 水系鋅離子電池的工作原理
        1.2.2 水系鋅離子電池材料
            1.2.2.1 水系鋅離子電池的正極材料
            1.2.2.2 水系鋅離子電池的負極材料
            1.2.2.3 水系鋅離子電池的隔膜材料
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 實驗方法與原理
    2.1 實驗原料與設備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 表征方法
        2.2.1 材料的性能表征測試
            2.2.1.1 SEM的測試
            2.2.1.2 顯微拉曼光譜儀的測試
            2.2.1.3 X射線光電子能譜儀的分析
            2.2.1.4 力學性能測試
            2.2.1.5 孔隙率的測試
            2.2.1.6 四探針測試
        2.2.2 電化學性能測試
            2.2.2.1 阻抗的測試（EIS）
            2.2.2.2 循環(huán)伏安測試（CV）
            2.2.2.3 恒電流充放電的測試
        2.2.3 電化學原位拉曼光譜測試
第三章 基于納米結構聚吡咯復合氣凝膠高倍率水性鋅離子電池
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 原材料的預處理
        3.2.2 復合氣凝膠的制備
        3.2.3 復合氣凝膠聚吡咯（PPy）正極的制備
        3.2.4 負極鋅的制備
        3.2.5 電池的組裝
    3.3 復合氣凝膠的力學性能分析和電子導電率分析
    3.4 復合氣凝膠和復合物氣凝膠聚吡咯（PPy）的表征分析。
    3.5 負極材料的表征分析
    3.6 電池電化學性能的測試
    3.7 彎曲狀態(tài)下電池的電化學性能測試
    3.8 本章小結
2）鋅離子電池正極的研究">第四章 高比容量二氧化錳（MnO₂）鋅離子電池正極的研究
    4.0 引言
    4.1 實驗部分
        4.1.1 實驗材料的預處理和相關溶液的制備
            4.1.1.1 碳布的預處理
            4.1.1.2 反應液的制備
            4.1.1.3 鎳的沉積液的制備
            4.1.1.4 電解液的制備
        4.1.2 碳布的改性
            4.1.2.1 碳布上沉積鎳
            4.1.2.2 沉積鎳的碳布進行灼燒
2）的制備">        4.1.3 正極材料二氧化錳（MnO₂）的制備
        4.1.4 電池的制備
    4.2 表征
        4.2.1 SEM分析
        4.2.2 拉曼光譜的分析
            4.2.2.1 對碳布改性后拉曼光譜的分析
            4.2.2.2 正極材料拉曼光譜分析
    4.3 電化學性能測試
        4.3.1 對比樣交流阻抗測試
        4.3.2 對比樣循環(huán)伏安法和充放電測試
        4.3.3 電池的電化學性能測試
            4.3.3.1 電池阻抗和倍率性能測試
            4.3.3.2 電池功率/能量密度與循環(huán)穩(wěn)定性能分析
    4.4 本章小結
第五章 電解改性的碳纖維表面聚合聚苯胺電極材料的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗材料的預處理和相關溶液的制備
            5.2.1.1 碳布的預處理
            5.2.1.2 沉積液的制備
            5.2.1.3 電解液的制備
        5.2.2 碳布的改性
        5.2.3 正極的制備
        5.2.4 正極的預處理和電池的組裝
            5.2.4.1 正極的預處理
            5.2.4.2 隔膜的制備
            5.2.4.3 電池的組裝
    5.3 表征
        5.3.1 碳布改性后的相關表征分析和方塊電阻
            5.3.1.1 SEM掃描電鏡分析
            5.3.1.2 接觸角的分析
            5.3.1.3 XPS和方塊電阻的分析
        5.3.2 制備好的正極材料相關表征分析
            5.3.2.1 SEM掃描電鏡分析
            5.3.2.2 XPS和拉曼光譜的分析
    5.4 電池的電化學性能測試
        5.4.1 離子摻雜的分析
        5.4.2 電池的倍率性能分析和循環(huán)性能測試
        5.4.3 原位拉曼光譜分析電極反應機理
    5.5 彎曲條件下電池的電化學性能測試
    5.6 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間研究成果
致謝



本文編號：3154893