隨著柔性可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展,推動(dòng)了高性能、高安全性的柔性儲(chǔ)能器件的發(fā)展需求。傳統(tǒng)的電化學(xué)儲(chǔ)能器件例如鋰離子電池使用有毒有害易燃的有機(jī)電解液,存在很大的安全隱患。相比之下,新型的水系鋅離子電池（AZBs）不僅制作簡單、成本更低、比容量較高,而且安全無毒,對柔性儲(chǔ)能設(shè)備來說不失為一個(gè)更佳的選擇。相比傳統(tǒng)含有有毒的過渡金屬元素的無機(jī)材料,可再生資源豐富的具有氧化還原活性的有機(jī)材料憑借其價(jià)廉、低毒、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、易于量產(chǎn)和資源可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn),極具發(fā)展前景。但是,大多數(shù)已報(bào)道有機(jī)正極材料存在溶解的問題,導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性不足。此外,由于現(xiàn)有材料和工藝制備的纖維電極的活性物質(zhì)與基底之間的界面作用較弱,使得活性物質(zhì)容易脫落,無法滿足規(guī)�；a(chǎn)及應(yīng)用的需求。因此,為了滿足柔性AZBs的規(guī)模化制備與應(yīng)用,需要開發(fā)出不僅具有高容量、低溶解度,還要與基底之間存在強(qiáng)界面作用的新型有機(jī)正極材料。本論文中,受到具有強(qiáng)粘附性,氧化還原活性的聚多巴胺（PDA）的啟發(fā),通過協(xié)同界面作用,將PDA同時(shí)作為有機(jī)電極材料和納米結(jié)合劑,開發(fā)出具有大容量、高柔性和長耐久性的可編織、可縫紉、可洗滌的AZBs-基纖維電極。結(jié)合XPS,F... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．?１鋅離子電池的示意圖

?用于纖維狀水系鋅離子電池的有機(jī)正極材料的制備和性能研宄???１．３．?２．?２?Ｚｎ２ＶＨ＋共嵌入／脫出??除／典型的Ｚｎ２４的嵌入／脫出，半徑更小的Ｈ１也會(huì)參勹到電化學(xué)反應(yīng)。ＷａｎｇＣ．Ｓ．等??利用ＧＩＴＴ的方法對《－Ｍｎ０２的允放電過稃進(jìn)行分析。敁終發(fā)現(xiàn)在放電時(shí)，ＦＴ會(huì)在Ｚｎ２＋??之前嵌入到Ｍｎ０２中［３９］。ＬｉｕＪ．等在Ｚｎ／／ｄ＇－Ｍｎ〇２電池中也發(fā)現(xiàn)了類似的機(jī)理（圖１．２），??Ｏｒｉｇｉｎａｌ?６－Ｍｎ０２?Ｉｎｉｔｉａｌ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?Ｆｉｎａｌ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??Ｚｎ＾ＭｎＯ，??Ｚｎ，－６－Ｍｎ０２?ＭｎＯＯＨ??Ｚｎ２＂?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?＾?＾?Ｈ＋?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ??？式？Ｃ－?Ｚｎ－ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?Ｈ＇?ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?＋?＾?＾??＾?＾?（Ｎｏｎ－ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｃｏｎｔｒｏｌ）?＾?＾?（Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ）?＾?ｅ－?＾?＾?＾?”??〇?Ｍｎ４＊?〇?０２－?〇?Ｚｎ２．?Ｈ，??圖１．?２?Ｚｎ２＋和Ｈ＋共嵌入示意圖。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｉ＇ｈｅ?ｃｏｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｈ?ｆ?ａｎｄ?Ｚｎ２＋?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．??不過這里不同是，放電過程中是Ｚｎ２＋先嵌入ｄ＇－ＭｎＣｈ到中，隨后Ｈ＋再嵌入到晶格中并與??ＭｎＯ：結(jié)合成ＭｎＯＯＨ［４（）］。打趣的是，Ｃｈｅｎ?Ｊ．等人在Ｚｎ／／ＮａＶ：，〇１．５Ｈ２０電池中發(fā)現(xiàn)，??均上述分步嵌入不同的是，在該材料中Ｚｎ２＋和Ｈ＋的嵌入是同時(shí)進(jìn)行的［３４］。雖然離／－的??嵌入／脫出的順序有所不同，但Ｈ＋參加電化學(xué)反應(yīng)有助于電池的性能提高，如：倍率性?

?用于纖維狀水系鋅離子電池的有機(jī)正極材料的制備和性能研究???通過相關(guān)分析表征以及在有機(jī)溶劑和加水的溶劑的對比，發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)的能夠可逆發(fā)生。??ＺｈｉＣ．Ｙ．及其團(tuán)隊(duì)在Ｚｎ／／富Ｃ〇（ＩＩＩ）－Ｃ〇３０４電池中也發(fā)現(xiàn)了類似的機(jī)理［４１］，電池在充放電??過程中會(huì)發(fā)生Ｃ〇（ＩＩＩ）ＨＣ〇（ｎ）轉(zhuǎn)換。此外，ＣｈｅｎＪ．團(tuán)隊(duì)制備了一種層狀結(jié)構(gòu)的釩類化合??物ＶＯＰ〇４［４２］。該材料的儲(chǔ)能機(jī)理如圖１．３ｃ和式１－６，?１－７所示，在低電壓區(qū)間（０．８－１．０??ａ??ｎ?；??ｂ??Ｉ?Ｉ?Ｍｎ〇〇Ｈ（ｉＣＰ〇ｓ?７４＾１０４９）?４５〇〇．?Ｃａｒｔ＞ｏｎ?ｐａｐｅｒ??ａ－Ｍｎ〇２?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ－１?ｓｔ－Ｄｉｓｃｈ－１Ｖ??／?★?Ｉ??ａ－ＭｎＯ，?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ－１ｓｔ－Ｃｈａｒ－１，８Ｖ??３?．?Ｉ＊?Ｉ?｜?｜?Ｚｎ４Ｓ〇４（ＯＨ）ｅ４Ｈ２〇?（ＪＣＰＤＳ：?４４－０６７３）??２０?３０?４０?５０?〇Ａ￣?１?＇１??＇?一１???ｎ廠??顏釋?１０?２０?帳４０?Ｍ?Ｍ??〇?Ｖ?ａｎｄ?０?Ｄ？Ｊａｔｉ〇ｎ?９??▼?—?ｒ?＜、??＾??Ｒｒｓｔ?ｄ，ｓｃｈａｒ９ｅ?Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ??▼?＾?Ｋ??？?ｖ?？?ｐ?？?ｏ??ＶＯＰＯ，?Ｚｎ，Ｖ０Ｐ０４?Ｖ０＂＊Ｐ０４??圖１．３?（ａ）第一圈放電到ＩＶ的Ｍｎ０２納米線的ＸＲＤ譜圖。（ｂ）?Ｍｎ０２納米線的放電到ＩＶ和充回??１．８Ｖ的ＸＲＤ圖。（ｃ）０，Ｖ在充放電過程中的氧化還原機(jī)理。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３．?（ａ）?Ｔｈｅ?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ａ－Ｍ


本文編號：3335029