發(fā)布時(shí)間：2017-09-09 01:18

  本文關(guān)鍵詞：電解質(zhì)水溶液中Zn-PANI二次電池的研究

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【摘要】：現(xiàn)如今世界的能源危機(jī)不斷,環(huán)境污染又日益嚴(yán)重,發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造綠色無(wú)污染、安全穩(wěn)定、成本低廉、適合普及推廣的高性能電池是極其需要的。而鋅-聚苯胺電池恰好滿足以上要求,只是聚苯胺電池的技術(shù)尚未成熟,離工業(yè)化以及大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化都還有一段距離。因此對(duì)聚苯胺電池的研究和對(duì)其性能的改進(jìn)還在不斷的探索中。為此,本論文做了如下工作。本文首先通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗、動(dòng)電位極化等方法主要對(duì)比了聚苯胺電極及鋅電極分別在硫酸根(SO42-)和氯離子(Cl-)電解質(zhì)水溶液中,添加一定濃度添加劑后的電化學(xué)性質(zhì),選擇其中性能相對(duì)較好的電解液體系進(jìn)行研究。研究表明：在添加劑的作用下,含Cl-的電解質(zhì)水溶液中不僅聚苯胺的降解能在一定程度上得到抑制,而且鋅電極在其中也不易發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象。同時(shí),在該體系中,通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗、三維表面輪廓儀等表征手段,探究了電解液的pH值以及成份配比對(duì)鋅電極的性能影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在電解液pH約為4.0,氯化鋅(ZnCl2)濃度為0.20 mol dm-3,氯化銨(NH4CI)濃度為0.50mol dm-3時(shí),鋅電極的電化學(xué)性能、穩(wěn)定性以及體系的可逆性最佳。在C1-濃度相同的體系中,我們通過(guò)紅外、紫外、XRD以及形貌表征等表征方式對(duì)比分析了聚苯胺的不同合成方式對(duì)聚苯胺結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)合成方式的改變對(duì)聚苯胺的結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響。在氯離子體系電解液中,通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗等方法,探討出聚苯胺電極最合適的電解質(zhì)水溶液的pH范圍,再對(duì)比其分別在不同濃度配比的電解質(zhì)水溶液中的電化學(xué)性質(zhì),選擇出最佳的電解液配比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,聚苯胺電極在電解液pH約為4.0, ZnCl3濃度為0.20 mol dm-3, NH4Cl濃度為0.50 mol dm-3時(shí)能發(fā)揮最好的電化學(xué)活性。這與鋅電極對(duì)電解液配比要求的條件一致。然后在最佳配比的電解液中通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗等方法測(cè)試了聚苯胺的性能。研究了不同集流體材料:400目不銹鋼、50目不銹鋼、0.5mm超薄石墨紙和0.3mm超薄石墨紙的性能。采用循環(huán)伏安,電化學(xué)交流阻抗以及動(dòng)電位極化等手段,對(duì)比了不同的空白集流體在電解液中的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性。然后以化學(xué)氧化法合成的聚苯胺為止極材料,打磨后的鋅片為負(fù)極材料,以0.20 mol dm-3r (ZnCl2)+0.50 mol dm-3 NH4Cl為電解液,組裝鋅-聚苯胺二次電池,重點(diǎn)研究了不同的充電上限電壓、放電下限電壓、恒壓時(shí)間、電流密度、隔膜以及酸濃度等條件對(duì)鋅-聚苯胺二次電池的充放電性能影響。得出最合適的充放電條件：充電上限電勢(shì)為1.5 V,放電下限電勢(shì)為0.7 V,恒壓時(shí)間為1 min,電流密度為50 mA g-1,以吸水紙為隔膜,電解液pH 4.0時(shí),鋅-聚苯胺電池的放電比容量最高可達(dá)78.2 mAh g-1。鋅-聚苯胺二次電池在充放電1000次循環(huán)后電池的庫(kù)倫效率仍高達(dá)100%,而且在負(fù)極材料鋅片的表面也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鋅枝晶。
【關(guān)鍵詞】：鋅 鋅枝晶 聚苯胺 二次電池 電解質(zhì)水溶液
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM912;O646
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 化學(xué)電池簡(jiǎn)介11-13
• 1.1.1 原電池(一次電池)11
• 1.1.2 蓄電池(二次電池)11-13
• 1.1.2.1 鉛酸蓄電池12
• 1.1.2.2 鎘-鎳蓄電池12
• 1.1.2.3 鎳-氫蓄電池12-13
• 1.1.2.4 鋰離子電池13
• 1.2 聚苯胺簡(jiǎn)介13-18
• 1.2.1 導(dǎo)電聚合物簡(jiǎn)介13-14
• 1.2.2 聚苯胺結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)電機(jī)理14-15
• 1.2.3 聚苯胺的合成方法15-16
• 1.2.3.1 化學(xué)氧化聚合15-16
• 1.2.3.2 電化學(xué)聚合16
• 1.2.4 聚苯胺的性質(zhì)及應(yīng)用16-17
• 1.2.4.1 二次電池材料16-17
• 1.2.4.2 防腐與防靜電材料17
• 1.2.4.3 傳感器材料17
• 1.2.4.4 其他17
• 1.2.5 聚苯胺的降解研究簡(jiǎn)介17-18
• 1.3 聚苯胺電池簡(jiǎn)介18-20
• 1.3.1 鋰-聚苯胺電池18-19
• 1.3.2 鎂-聚苯胺電池19
• 1.3.3 鋅-聚苯胺電池19-20
• 1.4 鋅-聚苯胺電池組成20-21
• 1.4.1 正極-聚苯胺20
• 1.4.2 負(fù)極-鋅片20
• 1.4.3 集流體20
• 1.4.4 隔膜20
• 1.4.5 電解液20-21
• 1.4.5.1 有機(jī)電解液21
• 1.4.5.2 電解質(zhì)水溶液21
• 1.5 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展21-22
• 1.6 本論文的研究目的及主要內(nèi)容22-23
• 參考文獻(xiàn)23-31
• 第二章 鋅-聚苯胺電池的電解質(zhì)水溶液性質(zhì)研究31-53
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分32-35
• 2.1.1 試劑及儀器32-33
• 2.1.2 正極材料-聚苯胺制備33
• 2.1.3 負(fù)極材料-鋅電極制備33-34
• 2.1.4 電解液配置34
• 2.1.5 電池的組裝34
• 2.1.6 不同體系電解液中鋅電極及聚苯胺的性能對(duì)比34-35
• 2.1.6.1 循環(huán)伏安表征34
• 2.1.6.2 電化學(xué)阻抗表征34
• 2.1.6.3 動(dòng)電位極化表征34-35
• 2.1.6.4 形貌表征35
• 2.1.7 不同配比電解質(zhì)水溶液中鋅電極的性能對(duì)比35
• 2.1.7.1 不同配比電解質(zhì)水溶液中鋅電極的循環(huán)伏安測(cè)試35
• 2.1.7.2 不同配比電解質(zhì)水溶液中鋅電極的電化學(xué)阻抗測(cè)試35
• 2.2 結(jié)果與討論35-49
• 2.2.1 不同體系電解液電化學(xué)性能對(duì)比35-39
• 2.2.2 電解液對(duì)鋅電極的性質(zhì)影響39-49
• 2.2.2.1 電解液的pH對(duì)鋅電極性質(zhì)影響39-41
• 2.2.2.2 電解液中ZnCl_2濃度對(duì)鋅電極性質(zhì)影響41-42
• 2.2.2.3 電解液中NH_4Cl濃度對(duì)鋅電極性質(zhì)影響42-44
• 2.2.2.4 電解液中H_2A濃度對(duì)鋅電極性質(zhì)影響44-46
• 2.2.2.5 電解液中Na_2A濃度對(duì)鋅電極性質(zhì)影響46-48
• 2.2.2.6 電解液中Na_3B濃度對(duì)鋅電極性質(zhì)影響48-49
• 2.3 本章小結(jié)49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 第三章 氯離子電解質(zhì)水溶液中聚苯胺性質(zhì)研究53-74
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分54-57
• 3.1.1 試劑及儀器54-55
• 3.1.2 聚苯胺的合成55-56
• 3.1.2.1 聚苯胺的的電化學(xué)合成55
• 3.1.2.2 聚苯胺的的化學(xué)合成55-56
• 3.1.3 聚苯胺的結(jié)構(gòu)表征56
• 3.1.3.1 紅外表征56
• 3.1.3.2 紫外表征56
• 3.1.3.3 XRD表征56
• 3.1.3.4 形貌表征56
• 3.1.4 電解液的配置56-57
• 3.1.5 不同配比電解質(zhì)水溶液中聚苯胺的性能對(duì)比57
• 3.1.5.1 不同配比電解質(zhì)水溶液中聚苯胺的循環(huán)伏安測(cè)試57
• 3.1.5.2 不同配比電解質(zhì)水溶液中聚苯胺的電化學(xué)阻抗測(cè)試57
• 3.1.6 聚苯胺在電解質(zhì)水溶液中的性能測(cè)試57
• 3.1.6.1 聚苯胺在電解質(zhì)水溶液中的循環(huán)伏安測(cè)試57
• 3.1.6.2 聚苯胺在電解質(zhì)水溶液中的電化學(xué)阻抗測(cè)試57
• 3.2 結(jié)果與討論57-71
• 3.2.1 聚苯胺的電化學(xué)合成57-58
• 3.2.2 聚苯胺的性質(zhì)表征58-61
• 3.2.2.1 紅外表征58-59
• 3.2.2.2 紫外表征59-60
• 3.2.2.3 XRD表征60
• 3.2.2.4 形貌表征60-61
• 3.2.3 電解液對(duì)聚苯胺的性質(zhì)影響61-69
• 3.2.3.1 電解液的pH對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響61-62
• 3.2.3.2 電解液中氯化鋅濃度對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響62-63
• 3.2.3.3 電解液中氯化銨濃度對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響63-65
• 3.2.3.4 電解液中H_2A濃度對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響65-66
• 3.2.3.5 電解液中Na_2A濃度對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響66-68
• 3.2.3.6 電解液中Na_3B濃度對(duì)聚苯胺性質(zhì)影響68-69
• 3.2.4 聚苯胺在電解液中的性質(zhì)69-71
• 3.2.4.1 聚苯胺在電解液中的循環(huán)伏安圖69-70
• 3.2.4.2 聚苯胺在電解液中的電化學(xué)阻抗圖70-71
• 3.3 本章小結(jié)71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 第四章 鋅-聚苯胺二次電池的充放電性能研究74-91
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分75-78
• 4.1.1 試劑及儀器75-76
• 4.1.2 電極制備76-77
• 4.1.2.1 正極材料-聚苯胺76
• 4.1.2.2 負(fù)極材料-鋅片76-77
• 4.1.3 電解液配置77
• 4.1.4 電池的組裝77
• 4.1.5 樣品表征77-78
• 4.1.5.1 循環(huán)伏安表征77
• 4.1.5.2 電化學(xué)阻抗表征77-78
• 4.1.5.3 動(dòng)電位極化表征78
• 4.1.5.4 充放電測(cè)試78
• 4.1.5.5 形貌表征78
• 4.2 結(jié)果與討論78-88
• 4.2.1 電池集流體的性質(zhì)78-80
• 4.2.1.1 循環(huán)伏安表征78-79
• 4.2.1.2 交流阻抗表征79-80
• 4.2.1.3 塔菲爾曲線表征80
• 4.2.2 鋅-聚苯胺二次電池的充放電性能研究80-86
• 4.2.2.1 充電上限電勢(shì)對(duì)充放電性能的影響80-81
• 4.2.2.2 放電下限電勢(shì)對(duì)充放電性能的影響81-82
• 4.2.2.3 恒壓時(shí)間對(duì)充放電性能的影響82-83
• 4.2.2.4 電流密度對(duì)充放電性能的影響83-84
• 4.2.2.5 隔膜材料對(duì)充放電性能的影響84-85
• 4.2.2.6 電解液pH值對(duì)充放電性能的影響85-86
• 4.2.3 鋅-聚苯胺二次電池的循環(huán)性能研究86-88
• 4.2.3.1 電池在1000次充放電循環(huán)后的性能變化86-87
• 4.2.3.2 電池在1000次充放電循環(huán)后負(fù)極的表面形貌87-88
• 4.3 本章小結(jié)88
• 參考文獻(xiàn)88-91
• 結(jié)論91-92
• 致謝92-93
• 碩士期間研究成果93-94

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3 胡文;973綠色二次電池新體系研究有新進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

4 楊秋穗;深圳二次電池產(chǎn)業(yè)要達(dá)400億[N];廣東科技報(bào);2007年

5 記者　郝麗萍;深圳鋰電終結(jié)日企一統(tǒng)天下格局[N];深圳商報(bào);2007年

6 立冬;青海三工鎂業(yè)擬建年產(chǎn)200萬(wàn)只鎂基二次電池戰(zhàn)生產(chǎn)線[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2011年

7 宗禾;探尋國(guó)產(chǎn)電池專用設(shè)備發(fā)展之路[N];中國(guó)電子報(bào);2004年

8 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院 其魯;中國(guó)鋰二次電池正極材料的發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

9 劉碧瑪;打好基礎(chǔ)做大市場(chǎng)[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

10 本報(bào)記者　藍(lán)岸;造就一批有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)[N];深圳特區(qū)報(bào);2006年

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本文編號(hào)：817443