隨著電子產(chǎn)品和微型器件的快速發(fā)展,人們對(duì)于高度集成、具有優(yōu)異電化學(xué)性能的微型儲(chǔ)能器件的需求不斷增長,具有優(yōu)異儲(chǔ)能性能的平面微型器件受到了極大關(guān)注。與微型超級(jí)電容器相比,微型電池的能量密度高,在微型電子產(chǎn)品與醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,就傳統(tǒng)電池而言,復(fù)雜的微制造工藝和封裝技術(shù)阻礙了其在微型儲(chǔ)能領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,開發(fā)一種對(duì)環(huán)境友好、成本低的微型電池,實(shí)現(xiàn)其平面微型化尤為重要。水系可充電的微型鎳鉍電池以其寬的工作電位,高容量和環(huán)境友好性等特點(diǎn),成為微型電池研究的焦點(diǎn)。但是,微型鎳鉍電池循環(huán)過程中材料結(jié)構(gòu)崩塌,會(huì)導(dǎo)致其較低的循環(huán)性能。如何提高微型鎳鉍電池的循環(huán)穩(wěn)定性,構(gòu)筑具有優(yōu)異儲(chǔ)能性能的微型鎳鉍電池是鎳鉍電池微型化的關(guān)鍵�；诖藛栴},本文旨在使用簡單易控的光刻、蒸鍍、電沉積工藝來制作容量高、循環(huán)性能穩(wěn)定、倍率性能良好的微型電池。通過微加工工藝與材料合成方法相結(jié)合,構(gòu)筑了具有長循環(huán)壽命的微型鎳鉍電池。隨后對(duì)其進(jìn)行表征與電化學(xué)測試,進(jìn)一步分析材料電沉積合成原理,探討器件儲(chǔ)能電化學(xué)過程。主要研究結(jié)果為:（1）采用光刻-顯影技術(shù)、物理氣相沉積工藝和電化學(xué)沉積技術(shù)制作了平面微型鎳鉍電池... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

堿性電池結(jié)構(gòu)示意圖[24]

5用混合電解質(zhì)精確平衡的KOH:LiOH比例可以大大提高M(jìn)nO2-Zn電池的總循環(huán)特性，表明此材料的理論容量的穩(wěn)定保留受到不同電解液比例、循環(huán)時(shí)工作電壓以及物質(zhì)摻雜的影響。圖1-2（a）γ-MnO2在標(biāo)準(zhǔn)堿性電池中的反應(yīng)機(jī)制，(b)軟錳礦與MBDB在不同電解液中的比容量對(duì)比圖，（c）基于MBDB的器件充放電過程的原位EDXRD研究，（d）軟錳礦與MBDB在不同電解液中的放電性能圖[34]（2）鎳基正極材料鎳的氧化物、氫氧化物具有高氧化還原電位、高理論容量、來源豐富、低毒性、低成本等優(yōu)點(diǎn)。其常與鋅負(fù)極組裝成水系堿電池。自鎳鋅電池發(fā)明一個(gè)多世紀(jì)以來，鎳鋅電池得到了廣泛的關(guān)注。電池的高電壓特性有利于制備出高能量、安全且廉價(jià)，在各種應(yīng)用領(lǐng)域中具有巨大潛力的能量存儲(chǔ)設(shè)備。但是充放電過程中鎳基正極材料的不可逆性以及鋅負(fù)極枝晶的形成限制了鎳鋅電池的進(jìn)一步發(fā)展，取得高容量的同時(shí)，如何提高其循環(huán)穩(wěn)定性是鎳鋅電池研究取得突破的關(guān)鍵。為了解決這個(gè)問題，科研人員致力于設(shè)計(jì)具有良好形貌和納米結(jié)構(gòu)的鎳基正極材料。例如中空結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)和分層結(jié)構(gòu)等，有效增強(qiáng)鎳基正極的儲(chǔ)能性能。目前已經(jīng)設(shè)計(jì)研究了氧化鎳的納米片結(jié)構(gòu)[35]，Co3O4@NiO納米帶@納米棒陣列

6結(jié)構(gòu)[36]等對(duì)于材料性能的影響。Zeng等人[37]于2017年在AdvancedMaterials上報(bào)道了基于Ni-NiO異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片正極的超穩(wěn)定的柔性準(zhǔn)固態(tài)鎳鋅電池，如圖1-3所示。通過簡便、高效的水熱和熱處理工藝制備了多孔異質(zhì)結(jié)構(gòu)Ni-NiO納米片，用于解決鎳基正極材料充放電過程中不可逆的問題。NiO基質(zhì)嵌入了Ni納米顆粒，材料具有豐富的介孔結(jié)構(gòu)，鎳納米顆粒的引入，改善了其導(dǎo)電率，加快了離子的傳輸，提高了儲(chǔ)能性能，充放電過程中具有比純NiO更長的放電平臺(tái)。在3.7Ag-1的電流密度下，Ni-NiO電極儲(chǔ)存的容量為5.78mAhcm-2。水系電解液中循環(huán)10000圈后容量僅衰減3.4%，在聚合物電解液中，電流密度為22.2Ag-1時(shí)，10000次循環(huán)后容量保持率超高，幾乎沒有衰減。最大的能量密度為6.6μWhcm-2，取得20.2mWcm-2的優(yōu)異的功率密度。并且，在各種彎曲程度下測試其充放電性能，容量幾乎保持不變。這種纖維狀的鎳鋅電池將極大地豐富用于未來便攜式、可穿戴電子設(shè)備應(yīng)用的能量存儲(chǔ)技術(shù)。圖1-3Ni-NiO的微觀結(jié)構(gòu)：(a)SEM圖，(b)TEM圖，(c)高分辨率的透射電鏡圖（HRTEM），其中右上角黃色、橙色區(qū)域?yàn)镠RTEM圖像，(d)柔性準(zhǔn)固態(tài)纖維型Ni-NiO//Zn電池示意圖，(e)Ni-NiO//Zn電池的循環(huán)性能[37]Gong等人[19]于2014年在Energy&EnvironmentalScience上發(fā)表了基于NiAlCo層狀氫氧化物納米片/幾壁碳納米管（NiAlCoLDH/CNT）的鎳鋅電池。


本文編號(hào)：3409741