鋅離子電池以其友好、廉價、安全等優(yōu)點被認為是一種很有前途的電源。然而,鋅離子電池的實際應(yīng)用受到鋅枝晶生長和電極-電解質(zhì)界面副反應(yīng)的阻礙。此外,當(dāng)鋅離子電池作為儲能器件應(yīng)用于柔性可穿戴電子產(chǎn)品時,容易受到針刺、彎曲、拉伸、剪切等物理破壞,這些破壞很可能導(dǎo)致電池失效甚至是引發(fā)嚴重的安全問題。為了解決上述問題,本文基于一種新型的自修復(fù)水凝膠,設(shè)計制備了具有高可靠性和出色電化學(xué)性能的自修復(fù)鋅離子電池,為延長儲能器件的使用壽命提供了新思路。本文以二氧化錳（MnO₂）為正極,鋅片為負極首先組裝水溶液鋅錳電池。實驗采用了固相合成法、溶液共沉淀法、水熱法三種制備方法探究不同形貌α-MnO₂的電化學(xué)性能。其中水熱法制備的納米線狀α-MnO₂表現(xiàn)最優(yōu),其比容量最高可達到265 mAh g^-1,在0.5 C恒電流充放電200次后容量保持率為91.8%。在大電流5C充放電條件下,容量可達到107 mAh g^-1。此外,實驗還通過改變電解液組成與濃度來尋求最佳的電解質(zhì)體系,當(dāng)電解液由1.0 mol L<... 

【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 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 鋅離子電池的研究進展
        1.2.1 水系鋅錳電池充放電機理
        1.2.2 凝膠電解質(zhì)在鋅錳電池中的應(yīng)用進展
    1.3 水系鋅錳電池目前存在的問題
    1.4 課題主要研究內(nèi)容
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
    2.2 儀器設(shè)備
    2.3 PVA-COOH的制備
    2.4 正極MNO_2的制備
        2.4.1 固相合成法
        2.4.2 溶液共沉淀法
        2.4.3 水熱法
    2.5 凝膠電解質(zhì)的制備
    2.6 水溶液鋅錳電池的組裝
    2.7 準固態(tài)鋅錳電池的組裝
    2.8 材料的測試與表征
        2.8.1 掃描電子顯微鏡測試
        2.8.2 正極二氧化錳的物相分析
        2.8.3 凝膠電解質(zhì)力學(xué)性能與自修復(fù)性能測試
        2.8.4 凝膠電解質(zhì)離子電導(dǎo)率測試
        2.8.5 電化學(xué)性能測試
        2.8.6 傅里葉紅外光譜測試
        2.8.7 光學(xué)顯微鏡表征
        2.8.8 接枝羧基含量測定
第3章 正極MNO_2的合成與電解液體系的選擇
    3.1 引言
    3.2 不同合成方法二氧化錳的表征
        3.2.1 X射線衍射表征結(jié)構(gòu)分析
        3.2.2 掃描電子顯微鏡微觀形貌分析
    3.3 不同形貌二氧化錳的電化學(xué)性能探究
        3.3.1 循環(huán)伏安曲線與充放電曲線分析
        3.3.2 循環(huán)性能與倍率性能比較
    3.4 電解液中不同硝酸鋅濃度對電池性能的影響
        3.4.1 循環(huán)伏安曲線與充放電曲線分析
        3.4.2 循環(huán)性能比較
    3.5 硫酸錳電解質(zhì)成分的添加對正極性能的影響
        3.5.1 循環(huán)伏安曲線與充放電曲線分析
        3.5.2 循環(huán)性能比較
    3.6 本章小結(jié)
第4章 準固態(tài)鋅錳電池
    4.1 引言
    4.2 PVA-COOH的合成與表征
        4.2.1 PVA-COOH的紅外光譜分析
        4.2.2 丁二酸酐用量對羧基接枝率的影響
    4.3 自修復(fù)水凝膠電解質(zhì)的性能測試
        4.3.1 PVA-COOH濃度的影響
        4.3.2 羧基接枝量的影響
        4.3.3 鐵離子濃度的影響
    4.4 準固態(tài)鋅錳電池的電化學(xué)性能
        4.4.1 循環(huán)伏安與交流阻抗曲線分析
        4.4.2 循環(huán)性能與倍率性能
    4.5 準固態(tài)鋅錳電池的自修復(fù)性能
        4.5.1 循環(huán)伏安與交流阻抗曲線分析
        4.5.2 自修復(fù)前后容量穩(wěn)定性
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻】：
博士論文
[1]基于聚乙烯醇的自修復(fù)超級電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能研究[D]. 王志奎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]基于聚乙烯醇的自修復(fù)不對稱電容器的制備及性能研究[D]. 戚雁武.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]水系鋅錳二次電池制備及電化學(xué)性能測試[D]. 潘海麗.哈爾濱工程大學(xué) 2018



本文編號：3671055