自供電微型電子設(shè)備的快速發(fā)展使得人們對(duì)高性能微型電池的需求日益增加。然而,在微型電池中同時(shí)獲得高能量密度和高功率密度是一個(gè)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(shí)其較低的單位面積活性材料負(fù)載量會(huì)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(fù)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(kuò)散距離的增長(zhǎng),往往會(huì)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(shí)實(shí)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(xiàng)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(jí)有序孔微電極的微型鎳鋅電池,并采用多種表征手段和測(cè)試方法,對(duì)其物相和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的表征,對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?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(jí)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(duì)不同厚度... 

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(jī)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?jī)?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(shí)驗(yàn)原料與實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)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(jí)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(jí)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(jí)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(cè)試方法
    3.3 陽極氧化處理時(shí)間對(duì)微電極電化學(xué)性能的影響
    3.4 微電極厚度對(duì)微電極電化學(xué)性能的影響
    3.5 微電極的電荷儲(chǔ)存動(dòng)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(cè)試
        4.2.2 水系微型鎳鋅電池的倍率性能
    4.3 準(zhǔn)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(cè)試
        4.3.2 準(zhǔn)固態(tài)微型鎳鋅電池的CV測(cè)試
        4.3.3 準(zhǔn)固態(tài)微型鎳鋅電池的倍率性能
        4.3.4 準(zhǔn)固態(tài)微型電池的循環(huán)性能
        4.3.5 準(zhǔn)固態(tài)微型電池性能的可擴(kuò)展性
        4.3.6 準(zhǔn)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(xiàn)
碩士期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3660160