高性能水系锌离子电池三维柔性电极材料的研究
发布时间：2021-04-23 07:20
水系锌离子电池作为一种新型电化学储能器件。它以充放电速度快、环境友好、制备工艺简单和循环使用寿命长而稳定等优点引起人们的广泛关注。但相比于锂离子电池,其低的能量密度极大得限制了它的广泛应用。为提高水系锌离子电池的电容量,本论文采用优化集流体结构,提升集流体和电极材料之间的相互作用方法,以导电聚合物（聚吡咯和聚苯胺）和二氧化锰为正极材料,制备具有三维结构特征的柔性水系锌离子电池。具体研究如下:第一部分,聚吡咯低的离子传导率是制约其倍率性能的关键因素。为了解决上述问题,本章节以聚吡咯为正极材料,采用聚乙烯醇（PVA）和石墨烯复合而成的导电气凝胶为集流体,制备了柔性水系锌离子电池。该气凝胶集流体具三维立体结构特性、大的比表面积、良好的的导电性和柔软性。通过探讨PVA和石墨烯的不同比例来探讨该集流体对基于PPy正极材料的水系锌离子电池的电化学性能。通过优化,该电池具有良好的电容量和优异的倍率性能,在0.5A/g的电流密度下具有151.1mAh/g的电容量,并且在16 A/g的大电流密度下,仍具有87.6mAh/g的高比容量。第二部分,为提高二氧化锰的导电性,本章节以导电性能优异的碳布为集流体,...
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水系锌离子电池
1.2.1 水系锌离子电池的工作原理
1.2.2 水系锌离子电池材料
1.2.2.1 水系锌离子电池的正极材料
1.2.2.2 水系锌离子电池的负极材料
1.2.2.3 水系锌离子电池的隔膜材料
1.3 本文的主要研究工作
第二章 实验方法与原理
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 表征方法
2.2.1 材料的性能表征测试
2.2.1.1 SEM的测试
2.2.1.2 显微拉曼光谱仪的测试
2.2.1.3 X射线光电子能谱仪的分析
2.2.1.4 力学性能测试
2.2.1.5 孔隙率的测试
2.2.1.6 四探针测试
2.2.2 电化学性能测试
2.2.2.1 阻抗的测试（EIS）
2.2.2.2 循环伏安测试（CV）
2.2.2.3 恒电流充放电的测试
2.2.3 电化学原位拉曼光谱测试
第三章 基于纳米结构聚吡咯复合气凝胶高倍率水性锌离子电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原材料的预处理
3.2.2 复合气凝胶的制备
3.2.3 复合气凝胶聚吡咯（PPy）正极的制备
3.2.4 负极锌的制备
3.2.5 电池的组装
3.3 复合气凝胶的力学性能分析和电子导电率分析
3.4 复合气凝胶和复合物气凝胶聚吡咯（PPy）的表征分析。
3.5 负极材料的表征分析
3.6 电池电化学性能的测试
3.7 弯曲状态下电池的电化学性能测试
3.8 本章小结
2）锌离子电池正极的研究">第四章 高比容量二氧化锰（MnO2）锌离子电池正极的研究
4.0 引言
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料的预处理和相关溶液的制备
4.1.1.1 碳布的预处理
4.1.1.2 反应液的制备
4.1.1.3 镍的沉积液的制备
4.1.1.4 电解液的制备
4.1.2 碳布的改性
4.1.2.1 碳布上沉积镍
4.1.2.2 沉积镍的碳布进行灼烧
2）的制备"> 4.1.3 正极材料二氧化锰（MnO2）的制备
4.1.4 电池的制备
4.2 表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 拉曼光谱的分析
4.2.2.1 对碳布改性后拉曼光谱的分析
4.2.2.2 正极材料拉曼光谱分析
4.3 电化学性能测试
4.3.1 对比样交流阻抗测试
4.3.2 对比样循环伏安法和充放电测试
4.3.3 电池的电化学性能测试
4.3.3.1 电池阻抗和倍率性能测试
4.3.3.2 电池功率/能量密度与循环稳定性能分析
4.4 本章小结
第五章 电解改性的碳纤维表面聚合聚苯胺电极材料的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料的预处理和相关溶液的制备
5.2.1.1 碳布的预处理
5.2.1.2 沉积液的制备
5.2.1.3 电解液的制备
5.2.2 碳布的改性
5.2.3 正极的制备
5.2.4 正极的预处理和电池的组装
5.2.4.1 正极的预处理
5.2.4.2 隔膜的制备
5.2.4.3 电池的组装
5.3 表征
5.3.1 碳布改性后的相关表征分析和方块电阻
5.3.1.1 SEM扫描电镜分析
5.3.1.2 接触角的分析
5.3.1.3 XPS和方块电阻的分析
5.3.2 制备好的正极材料相关表征分析
5.3.2.1 SEM扫描电镜分析
5.3.2.2 XPS和拉曼光谱的分析
5.4 电池的电化学性能测试
5.4.1 离子掺杂的分析
5.4.2 电池的倍率性能分析和循环性能测试
5.4.3 原位拉曼光谱分析电极反应机理
5.5 弯曲条件下电池的电化学性能测试
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
本文编号：3154893
【文章来源】：东华理工大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水系锌离子电池
1.2.1 水系锌离子电池的工作原理
1.2.2 水系锌离子电池材料
1.2.2.1 水系锌离子电池的正极材料
1.2.2.2 水系锌离子电池的负极材料
1.2.2.3 水系锌离子电池的隔膜材料
1.3 本文的主要研究工作
第二章 实验方法与原理
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 表征方法
2.2.1 材料的性能表征测试
2.2.1.1 SEM的测试
2.2.1.2 显微拉曼光谱仪的测试
2.2.1.3 X射线光电子能谱仪的分析
2.2.1.4 力学性能测试
2.2.1.5 孔隙率的测试
2.2.1.6 四探针测试
2.2.2 电化学性能测试
2.2.2.1 阻抗的测试（EIS）
2.2.2.2 循环伏安测试（CV）
2.2.2.3 恒电流充放电的测试
2.2.3 电化学原位拉曼光谱测试
第三章 基于纳米结构聚吡咯复合气凝胶高倍率水性锌离子电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原材料的预处理
3.2.2 复合气凝胶的制备
3.2.3 复合气凝胶聚吡咯（PPy）正极的制备
3.2.4 负极锌的制备
3.2.5 电池的组装
3.3 复合气凝胶的力学性能分析和电子导电率分析
3.4 复合气凝胶和复合物气凝胶聚吡咯（PPy）的表征分析。
3.5 负极材料的表征分析
3.6 电池电化学性能的测试
3.7 弯曲状态下电池的电化学性能测试
3.8 本章小结
2）锌离子电池正极的研究">第四章 高比容量二氧化锰（MnO2）锌离子电池正极的研究
4.0 引言
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料的预处理和相关溶液的制备
4.1.1.1 碳布的预处理
4.1.1.2 反应液的制备
4.1.1.3 镍的沉积液的制备
4.1.1.4 电解液的制备
4.1.2 碳布的改性
4.1.2.1 碳布上沉积镍
4.1.2.2 沉积镍的碳布进行灼烧
2）的制备"> 4.1.3 正极材料二氧化锰（MnO2）的制备
4.1.4 电池的制备
4.2 表征
4.2.1 SEM分析
4.2.2 拉曼光谱的分析
4.2.2.1 对碳布改性后拉曼光谱的分析
4.2.2.2 正极材料拉曼光谱分析
4.3 电化学性能测试
4.3.1 对比样交流阻抗测试
4.3.2 对比样循环伏安法和充放电测试
4.3.3 电池的电化学性能测试
4.3.3.1 电池阻抗和倍率性能测试
4.3.3.2 电池功率/能量密度与循环稳定性能分析
4.4 本章小结
第五章 电解改性的碳纤维表面聚合聚苯胺电极材料的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料的预处理和相关溶液的制备
5.2.1.1 碳布的预处理
5.2.1.2 沉积液的制备
5.2.1.3 电解液的制备
5.2.2 碳布的改性
5.2.3 正极的制备
5.2.4 正极的预处理和电池的组装
5.2.4.1 正极的预处理
5.2.4.2 隔膜的制备
5.2.4.3 电池的组装
5.3 表征
5.3.1 碳布改性后的相关表征分析和方块电阻
5.3.1.1 SEM扫描电镜分析
5.3.1.2 接触角的分析
5.3.1.3 XPS和方块电阻的分析
5.3.2 制备好的正极材料相关表征分析
5.3.2.1 SEM扫描电镜分析
5.3.2.2 XPS和拉曼光谱的分析
5.4 电池的电化学性能测试
5.4.1 离子掺杂的分析
5.4.2 电池的倍率性能分析和循环性能测试
5.4.3 原位拉曼光谱分析电极反应机理
5.5 弯曲条件下电池的电化学性能测试
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
本文编号：3154893
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