發(fā)布時間：2017-08-09 18:00

  本文關鍵詞：基于鋅空氣電池的電極容量及高溫性能研究

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【摘要】：鋅空氣電池因其能量密度高、價格低廉、安全無污染等特點受到越來越多的關注,鋅電極的放電容量是決定鋅空氣電池作為動力電源續(xù)航里程的重要因素。本文主要致力于提高鋅電極連續(xù)一次性放電的放電容量和鋅電極經(jīng)過不同環(huán)境處理的放電容量,從而分析鋅電極在不同工作環(huán)境下的反應機理,并找出鋅電極的最佳工作狀態(tài)。根據(jù)鋅空氣電池放電發(fā)熱這一現(xiàn)象,實驗得出電池最佳工作溫度,并從理論角度分析這一現(xiàn)象的原因。進而在提高鋅電極放電容量的基礎下,探討了鋅空氣電池未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式。本文的主要工作包括:第一,在不增加碳電極面積的前提下,通過改變鋅電極的放電模式、更換放電過程中的電解液、摻混(碎海綿、電解鋅)等方法提高鋅電極的放電容量。第二,研究不同實驗環(huán)境下鋅電極的存放電極效率,設計實驗分別從電池存放環(huán)境、激活電流、存放時間、激活深度四個方面探究電極活化、鈍化的關系。第三,從三個零界溫度出發(fā),探究鋅空電池高溫環(huán)境下的放電特性。第四,結合鋅空氣電池自身特點對鋅空氣電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式進行探討。取得的主要進展和成果如下:1.摻混碎海綿、間歇放電模式、定時更換電解液均可使鋅電極放電容量增加;電解鋅的摻入使單位碳電極面積下鋅電極極限厚度增加,鋅電極的極限添加量增加。結果顯示擴散是鋅電極反應的重要步驟,間歇放電模式為反應產(chǎn)物擴散提供時間,摻入碎海綿、定時更換電解液為反應產(chǎn)物擴散提供場所;純電解鋅放電因顆粒小,電子傳遞環(huán)節(jié)多,放電功率低;電解鋅與鋅粉混合,在反應過程中大顆粒的鋅粉與電解鋅逐個激化,此起彼伏,達到一種間歇模式,同時電解鋅在鋅電極中起到“活性因子”和“造孔劑”的作用,提高了單位碳電極面積的鋅電極厚度。2.已激活的電池,密封存放比開放空氣極存放電極效率高;激活電流越大,電極效率越低;電極效率在電池存放1周內無明顯降低,而存放1個月的電極效率僅為1周的40%;電池利用率最高的激活深度是40%。3.隨著溫度的升高,鋅空氣電池工作電壓較常溫下有明顯上升,而電池的開路電壓卻呈下降趨勢,同時也因溫度升高導致失水量增加,使電池提早失效。高溫使得電池的內阻和過電位下降,致使放電電壓上升,高溫又使鋅氧電位之間差值減小,導致開路電壓下降。4.“電-電混合”商業(yè)模式的建立彌補了現(xiàn)有電池市場續(xù)行里程短等問題,建立了換電電池商業(yè)模式,改變了電池只能充電的傳統(tǒng)觀念。5.液流電池為鋅空電池的應用領域開辟了全新的道路,鋅空電池產(chǎn)品化價值值得深思。
【關鍵詞】：鋅空氣電池 鋅電極 放電容量 電極效率 高溫
【學位授予單位】：安徽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72;TM911.41
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 鋅空氣電池的提出及介紹13-15
• 1.2.1 鋅空氣電池的基本工作原理和成分13-14
• 1.2.2 鋅空氣電池的優(yōu)點14-15
• 1.3 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 國內研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文的研究意義及內容17-19
• 第二章 鋅電極短期放電容量的研究19-29
• 2.1 壓力連接電池組結構19-22
• 2.1.1 可拆裝式鋅空氣電池結構19-20
• 2.1.2 壓力連接電池組結構20-22
• 2.2 實驗22-24
• 2.2.1 鋅電極的制作22-23
• 2.2.2 鋅空氣電池組裝23
• 2.2.3 實驗內容23-24
• 2.3 結果與分析24-28
• 2.3.1 放電模式對鋅電極放電容量的影響24
• 2.3.2 周期性更換電解液對鋅電極放電容量的影響24-25
• 2.3.3 摻入碎海綿對鋅電極放電容量的影響25
• 2.3.4 鋅-鋅混合對鋅電極放電容量的影響25-27
• 2.3.5 鋅電極長周期放電容量損失的原因27-28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 不同實驗環(huán)境下鋅電極存放效率研究29-35
• 3.1 實驗29-31
• 3.1.1 放電裝置29-30
• 3.1.2 實驗內容30-31
• 3.2 結果與分析31-34
• 3.2.1 電極效率的理論計算方法31
• 3.2.2 存放環(huán)境對電極效率影響31
• 3.2.3 激活電流對電極效率影響31-32
• 3.2.4 存放時間對電極效率影響32
• 3.2.5 激活深度對電極效率影響32-33
• 3.2.6 影響電極長期工作效率的原因分析33-34
• 3.3 本章小結34-35
• 第四章 鋅空氣電池在高溫環(huán)境下放電性能的研究35-44
• 4.1 實驗35-36
• 4.1.1 鋅空氣電池的制備35
• 4.1.2 實驗裝置及設計35-36
• 4.1.3 實驗內容36
• 4.2 結果與討論36-43
• 4.2.1 高溫環(huán)境對電池放電性能的影響36-37
• 4.2.2 沸點溫度下鋅空氣電池放電的情況37
• 4.2.3 溫度對開路電壓的影響37-38
• 4.2.4 溫度對放電電壓的影響38-39
• 4.2.5 溫度影響開路電壓的原因及分析39-41
• 4.2.6 溫度影響放電電壓的原因及分析41-42
• 4.2.7 鋅空氣電池最佳工作溫度的確定42-43
• 4.3 結論43-44
• 第五章 不同容量鋅空氣電池的設計44-52
• 5.1 鋅空氣電池應用44-47
• 5.1.1 鋅空輔助動力44-45
• 5.1.2 鋅空輔助動力的優(yōu)點45-46
• 5.1.3 輔助動力存在的市場46-47
• 5.2 大容量鋅空氣電池未來技術發(fā)展路線和前景展望47-50
• 5.2.1 發(fā)展鋅空輔助動力的意義47
• 5.2.2 大容量鋅空氣電池未來技術發(fā)展路線47
• 5.2.3 液流鋅空電池簡介47-49
• 5.2.4 與太陽能、風能結合構建能源農場49-50
• 5.3 本章小結50-52
• 第六章 工作總結和展望52-54
• 6.1 工作總結52-53
• 6.2 工作展望53-54
• 參考文獻54-60
• 致謝60-61
• 個人簡介61-62
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果62

【參考文獻】

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本文編號：646556