鋁空氣電池具有僅次于鋰空氣電池的理論比能量(8.14k W·h·kg^-1),具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,放電過程中鋁陽極不均勻消耗和鋁殘渣的產(chǎn)生,導(dǎo)致電池存在穩(wěn)定性和安全性的問題,另一方面,電池的間歇性能差,嚴(yán)重限制了鋁空氣電池的產(chǎn)業(yè)化。針對上述問題,本論文分別從改善電流分布、設(shè)計過濾層和待機(jī)保護(hù)介質(zhì)幾方面開展優(yōu)化和研究,達(dá)到陽極腐蝕更均勻、阻截鋁殘渣、降低待機(jī)狀況下的自腐蝕的效果,改善電池的放電的穩(wěn)定性、安全性,提高電池的間歇性能。改善電流密度的研究主要通過極耳位置的設(shè)計和優(yōu)化來實現(xiàn),設(shè)計并制備了偏極耳、中極耳和正中極耳三種位置的鋁陽極,并通過COMSOL Multiphysics?軟件對陽極表面的電位分布和一次電流密度分布進(jìn)行了模擬計算,表明正中極耳使陽極表面電位和電流密度分布更加均勻。電化學(xué)測試表明,三種極耳位置中,正中極耳鋁合金陽極具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能,最負(fù)的開路電位,腐蝕速率最低(6.27 m A·cm^-2),具有更好的耐蝕性;與偏極耳相比,使用正中極耳鋁合金陽極的電池具有優(yōu)異的大電流放電性能,在100 m A·cm^-2<... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 鋁空氣電池概述
    1.3 鋁空氣電池關(guān)鍵組成
        1.3.1 鋁合金陽極
        1.3.2 空氣電極的催化劑
        1.3.3 電解液
    1.4 鋁空氣電池待機(jī)保護(hù)研究
    1.5 鋁空氣電池自腐蝕問題研究
        1.5.1 電解液添加劑改進(jìn)耐蝕性
        1.5.2 鋁合金陽極處理改進(jìn)耐蝕性
        1.5.3 其他改進(jìn)方式
    1.6 主要研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及儀器設(shè)備
    2.2 鋁空氣電池單體的制備與組裝
        2.2.1 鋁合金陽極的制備
        2.2.2 C/Ag空氣電極的制備
        2.2.3 堿性電解液的制備
        2.2.4 鋁空氣電池單體的組裝
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 鋁合金陽極開路電壓的測試
        2.3.2 鋁合金陽極線性極化曲線測試
        2.3.3 鋁合金陽極Tafel曲線測試
        2.3.4 鋁合金陽極恒流極化曲線的測試
        2.3.5 鋁合金陽極電化學(xué)交流阻抗譜測試
        2.3.6 鋁空氣電池放電性能測試
        2.3.7 鋁空氣電池間歇放電性能測試
    2.4 物理性能表征
        2.4.1 X射線粉末衍射分析(XRD)
        2.4.2 掃描電子顯微鏡測試(SEM)
    2.5 失重法測試腐蝕速率
    2.6 電極電位與電流密度分布模擬方法
第3章 鋁合金陽極耐蝕性的研究
    3.1 引言
    3.2 鋁合金陽極自腐蝕速率的研究
    3.3 極耳位置分布的研究
        3.3.1 極耳位置設(shè)計
        3.3.2 鋁合金陽極表面電流密度分布的研究
        3.3.3 極耳位置對鋁合金陽極電化學(xué)性能的影響
        3.3.4 極耳位置對鋁空氣電池放電性能的影響
    3.4 全覆蓋式過濾層的研究
        3.4.1 全覆蓋式過濾層材料的選擇
        3.4.2 全覆蓋式過濾層對電池性能的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 鋁空氣電池待機(jī)保護(hù)介質(zhì)的研究
    4.1 引言
    4.2 鋁陽極連續(xù)放電與間歇性放電性能研究
    4.3 待機(jī)保護(hù)方法的研究
        4.3.1 待機(jī)保護(hù)實驗的設(shè)計
        4.3.2 不同待機(jī)保護(hù)方法對放電性能的影響
        4.3.3 鋁合金陽極在醋酸溶液中的電化學(xué)行為研究
    4.4 待機(jī)保護(hù)介質(zhì)對陽極與空氣電極的影響
        4.4.1 鋁合金陽極在不同待機(jī)保護(hù)介質(zhì)中的電化學(xué)性能研究
        4.4.2 待機(jī)保護(hù)介質(zhì)對空氣電極毒害性的研究
        4.4.3 擴(kuò)散層與催化層的SEM測試
    4.5 待機(jī)保護(hù)介質(zhì)對電池間歇性能的影響
        4.5.1 不同待機(jī)保護(hù)介質(zhì)對電池放電性能的影響
        4.5.2 待機(jī)保護(hù)介質(zhì)間歇性能差異的分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁空氣電池的研發(fā)與應(yīng)用思考[J]. 包文濤,曾暉,陳滿驕.  廣東化工. 2019(24)
[2]鋁空氣電池用6061和7075鋁合金陽極電化學(xué)性能[J]. 楊亞剛,俞小花,張磊,史春陽,莊曉東,謝剛.  化工進(jìn)展. 2020(01)
[3]疏水鋁復(fù)合負(fù)極的制備及在空氣電池中的表征[J]. 姚思澄,劉崇武,杜月秀,楊建華,劉宇.  電源技術(shù). 2019(06)
[4]α、γ、δ-MnO2制備及在鋁空氣電池中的應(yīng)用[J]. 馮攀,俞小花,李永剛,俞雙林,李榮興,謝剛.  材料科學(xué)與工程學(xué)報. 2019(03)
[5]鋁-空氣電池的研究進(jìn)展[J]. 宋時莉,李黎明,魏海興.  電源技術(shù). 2018(09)
[6]L-半胱氨酸/ZnO緩蝕劑對3102鋁合金在堿性溶液中電化學(xué)性能的影響[J]. 馬景靈,通帥,任鳳章,王廣欣,李亞瓊,文九巴.  中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報. 2018(04)
[7]薄膜鋁空氣電池陰極的制備[J]. 蘇揚,左園杰,廉鵬程,姚國勝,許權(quán)飛,許恒銘,韓凱航,龔祝玉.  廣州化工. 2018(08)
[8]A comprehensive review on recent progress in aluminum-air batteries[J]. Yisi Liu,Qian Sun,Wenzhang Li,Keegan R.Adair,Jie Li,Xueliang Sun.  Green Energy & Environment. 2017(03)
[9]金屬-空氣電池的研究進(jìn)展[J]. 李華,高穎,隋旭磊,王振波.  炭素. 2017(02)
[10]鋁空氣電池關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王誠,邱平達(dá),蔡克迪,肖堯,楊蕊,左朋建.  化工進(jìn)展. 2016(05)

博士論文
[1]全固態(tài)聚合物鋁空氣電池研究[D]. 張昭.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
[1]鋁空氣電池電解液添加劑的研究[D]. 許超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]鋁空氣電池陽極緩蝕與鹽藻絮凝采收耦合工藝研究[D]. 劉青.廈門大學(xué) 2018



本文編號：3195506