锌镍二次电池负极材料的设计合成及性能分析

发布时间：2020-12-12 09:23

　　锌镍二次电池具有成本低、安全性好、比能量高、比功率高、无污染等优势,在储能等领域具有广阔的应用前景。锌镍二次电池在充放电过程中锌负极会发生形变、枝晶、钝化、自腐蚀等问题,使锌镍二次电池的循环性能降低,限制了锌镍二次电池的广泛商业化应用。针对以上问题,本论文设计合成了还原氧化石墨烯复合氧化锌材料、三氧化二铋修饰的铟掺杂的氧化锌材料和还原氧化石墨烯复合铟掺杂的氧化锌材料,对材料结构及放电性能进行了探索及研究。具体研究内容如下:选择导电性较好的还原氧化石墨烯作为材料的载体,制备还原氧化石墨烯复合氧化锌材料,研究了材料的形貌结构,通过对材料的电化学性能测试,探究了还原氧化石墨烯复合后的氧化锌材料的电化学特性,结果表明还原氧化石墨烯复合氧化锌材料作为锌负极的锌镍二次电池相较于单一的氧化锌放电比容量更高且循环稳定性更好。50次充放电循环后,放电比容量仍然达到554 mAh g^-1,远高于单一氧化锌的放电比容量。采用水热法合成了三氧化二铋复合铟掺杂的氧化锌材料,并结合材料的物相分析及电化学测试,系统研究了复合材料作为锌镍二次电池负极材料时的放电性能的提高原因。制备得到的三氧化二... 

【文章来源】：渤海大学辽宁省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锌镍二次电池工作原理示意图

渤海大学硕士学位论文9图1.4氧化物(NiO和ZnO)涂覆于碳布碳纤维构筑三维锌镍电池正负电极[22]Figure1.4Threedimensionalzincnickelbatterypositiveandnegativeelectrodesconstructedbyoxide(NiOandZnO)coatingoncarbonclothcarbonfiber[22].图1.5.锌镍电池充电效果示意图[23]Figure1.5Schematicdiagramofzincnickelbatterychargingeffect[23].DebraR.Rolison课题组[23]研发了三维多孔“海绵”状的锌作为自支撑骨架应用于锌镍电池，海绵状锌负极提供高比表面积和连续的导电网络，有效控制锌枝晶的生长；组成的锌镍二次电池实现了大于50000次的充放电循环。

渤海大学硕士学位论文19BET测试在美国康塔仪器公司NOVA2200e型全自动比表面积分析仪上进行。样品在100℃下脱气过夜，然后在液氮温度（-196℃）下进行N2吸脱附实验。2.3锌镍二次电池组装2.3.1镍电极镍正极制备工艺流程：将覆三价钴球镍、镍粉和聚四氟乙烯（本论文中采用60%的PTFE含量的乳液）以8:1:1的质量比加入适量去离子水中，充分搅拌均匀至流动膏状。将混合的正极浆料均匀地涂覆在泡沫镍（尺寸为2cm×2.0cm）集流体上，将镍正极极片放于正空干燥箱内70℃干燥6小时。以20MP的压力压片。镍正极极片制备工艺流程如图2.1所示：图2.1镍正极极片制备工艺流程图Figure2.1Processflowchartofnickelpositiveelectrodepreparation.2.3.2锌电极锌负极制备工艺流程：将锌负极的活性物质、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）和乙炔黑以8:1:1的比例溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂分散剂中，充分搅拌混合均匀至流动膏状。将混合好的负极浆料均匀涂覆在镀锡的铜网（尺寸为1.0cm×1.5cm）集流体上，质量为5mgcm-2。将极片放于真空干燥箱内70℃干燥6小时。以20MP的


本文编号：2912279