鋅-空氣電池作為新能源技術(shù)之一,有能量密度高、質(zhì)量輕、安全性強、回收利用率高等特點,并在充放電過程僅產(chǎn)生對環(huán)境友好的副產(chǎn)物H₂O和O₂因而受到廣泛關(guān)注。但是目前該技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用僅作為一次性紐扣電池用于助聽器,而作為二次充放電電池僅在示范級的鋅-空氣電池汽車中應(yīng)用,大規(guī)模應(yīng)用仍任重而道遠。其中主要原因之一是電池在充放電的過程中,空氣電極會涉及到氧還原反應(yīng)（ORR）以及析氧反應(yīng)（OER）,這兩類反應(yīng)需要用使用大量的Pt,Ir或Ru作為催化劑,但是這些貴金屬儲量有限,價格高昂,此外,這些催化劑在電池運行過程中穩(wěn)定性不高。過渡金屬氧化物、硫化物以及磷化物與碳材料復合后在堿性電解質(zhì)溶液中能有效的電催化OER和ORR,展現(xiàn)出較好的抗中毒能力以及穩(wěn)定性,近年來吸引了國內(nèi)外研究者的興趣。然而由于該類型材料結(jié)構(gòu)復雜,目前對其電催化ORR/OER的活性中心以及反應(yīng)機理尚不明晰,甚至存在一定的爭議�；诖�,本論文通過實驗設(shè)計制備Co₉S₈及Mn₃O₄與碳復合的催化劑,結(jié)合DFT... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

鋅-空氣電池裝置示意圖及工作流程

[11]。雖然已有專用于鋅-空氣電池的商業(yè)鋅膏售賣，但為了進一性，關(guān)于鋅電極進一步改性的工作被相繼報道[12]。這些工作都是1）有效避免陽極鈍化層的生成，2）減少枝晶的形成，3）保證蝕，4）盡可能提高鋅的導電率。多孔陽極電極的孔隙率大小很大程度決定了電池性能，最對應(yīng)的容量為 1.2-2.2Ah/cm3�？梢酝ㄟ^選用小顆粒粉末（100~的材料作為鋅電極。而基于鋅粉的多孔鋅電極，通常使用膠黏用于二級鋅陽極與鋅顆粒間的連接。膠黏劑通常為聚合物材料電池的結(jié)構(gòu)內(nèi)最小化，降低鋅粉的流動性，有效減少枝晶的形結(jié)劑有聚四氟乙烯[13]，木薯粉[14]，羧乙烯聚合物凝膠[15]。但是過程中鋅電極的反復膨脹和收縮而破裂，若加入過多會使得鋅率下降，電阻增大。

圖 1-4 添加劑對枝晶生長的影響（a）不添加添加劑；（b）含無機添加劑和（c）有機添加劑[23]Figure 1-4 The mechanism of the additives effects on the dendrite growth: (a) without additives; (b) withinorganic additives; and (c) with organic additives[23]最近研究表明，添加劑對于鋅陽極的性能也有積極作用。現(xiàn)有的添加劑主要分無機和有機添加劑兩種[24,25]。主要目的是降低鋅酸鹽的溶解度并有效防止鋅金屬上枝晶的生長，抑制枝晶生長機理如圖 1-4 所示。首先，如果添加劑作為還原金屬存在，它可以用作通過電沉積促進致密和薄鋅沉積物形成的基底[23]。其次，在鋅電極中摻入金屬沉積物增強了電極的電子傳導性和極化。對于流動鋅堿性電池的應(yīng)用，無機添加劑必須首先溶于電解質(zhì)，它們的標準電位也應(yīng)高于鋅的標準電位。Yang[26]等人發(fā)現(xiàn)利用可溶性無機添加劑（0.6 M Na2WO4或 10-4M~10-3M 氧化鉛），可以產(chǎn)生致密或混合的緊密海綿狀鋅沉積物，使電池具有良好的充放電性能，能源效率約為 60%。Chang 與 Hu[27]通過 C

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Gold-iridium bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction and oxygen evolution reactions[J]. Lizhi Yuan,Zhao Yan,Luhua Jiang,Erdong Wang,Suli Wang,Gongquan Sun.  Journal of Energy Chemistry. 2016(05)



本文編號：3419777