自供電微型電子設(shè)備的快速發(fā)展使得人們對高性能微型電池的需求日益增加。然而,在微型電池中同時獲得高能量密度和高功率密度是一個重大的挑戰(zhàn)。使用超薄微電極可以使微型電池獲得較高的功率密度,但與此同時其較低的單位面積活性材料負載量會導(dǎo)致微型電池的能量密度無法滿足微型電子設(shè)備的需求。增加微電極的厚度可以提高單位面積活性材料的負載量,從而使微型電池獲得更高的能量密度,但由于電子傳輸和離子擴散距離的增長,往往會導(dǎo)致微型電池功率密度的降低。研究表明,基于三維介孔微電極的微型電池有望同時實現(xiàn)高能量密度和高功率密度,然而大多數(shù)構(gòu)筑三維介孔材料的方法難以與微型電池的微加工工藝兼容,基于三維介孔微電極的微型電池的開發(fā)仍處于起步階段。因此,開發(fā)基于三維介孔微電極的微型電池是一項亟待解決的問題。本文通過一系列微加工工藝成功制作了基于分級有序孔微電極的微型鎳鋅電池,并采用多種表征手段和測試方法,對其物相和結(jié)構(gòu)進行了全面的表征,對其電化學(xué)性能進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:（1）通過模板法結(jié)合陽極氧化等微加工工藝成功制作了分級有序孔鎳/氫氧化鎳微電極,其孔結(jié)構(gòu)由相互連接的有序大孔和介孔組成。（2）對不同厚度... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 微電極的微加工工藝
        1.2.1 微電子機械系統(tǒng)加工技術(shù)
        1.2.2 電化學(xué)沉積
        1.2.3 3D打印
    1.3 微型電池的微電極結(jié)構(gòu)
        1.3.1 薄膜微電極
        1.3.2 叉指微電極
        1.3.3 柱狀微電極
        1.3.4 三維多孔微電極
    1.4 鎳鋅電池的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究內(nèi)容與意義
第2章 微型鎳鋅電池的制作工藝及表征
    2.1 實驗原料與實驗儀器
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 微型鎳鋅電池的制作工藝
        2.2.1 微型叉指集流體的制作
        2.2.2 聚苯乙烯球的制備與組裝
        2.2.3 分級有序孔鎳/氫氧化鎳微電極的制作
        2.2.4 鋅微電極的制作
    2.3 材料表征方法
    2.4 微型鎳鋅電池的物相表征
        2.4.1 聚苯乙烯球的表征
        2.4.2 分級有序孔鎳/氫氧化鎳微電極的表征
        2.4.3 鋅微電極的表征
        2.4.4 微型鎳鋅電池的表征
    2.5 本章小結(jié)
第3章 分級有序孔鎳/氫氧化鎳微電極的電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 電化學(xué)性能測試方法
    3.3 陽極氧化處理時間對微電極電化學(xué)性能的影響
    3.4 微電極厚度對微電極電化學(xué)性能的影響
    3.5 微電極的電荷儲存動力學(xué)
    3.6 微電極的電化學(xué)活性表面積
    3.7 微電極的循環(huán)性能
    3.8 本章小結(jié)
第4章 微型鎳鋅電池的電化學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 水系微型鎳鋅電池的電化學(xué)性能
        4.2.1 水系微型鎳鋅電池的CV測試
        4.2.2 水系微型鎳鋅電池的倍率性能
    4.3 準固態(tài)微型鎳鋅電池的電化學(xué)性能
        4.3.1 基于不同電解質(zhì)的微型鎳鋅電池的EIS測試
        4.3.2 準固態(tài)微型鎳鋅電池的CV測試
        4.3.3 準固態(tài)微型鎳鋅電池的倍率性能
        4.3.4 準固態(tài)微型電池的循環(huán)性能
        4.3.5 準固態(tài)微型電池性能的可擴展性
        4.3.6 準固態(tài)微型電池的能量密度與功率密度
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
碩士期間發(fā)表的論文



本文編號：3660160