准固态锌锰电池的组装与性能研究
发布时间：2022-08-07 21:15
锌离子电池以其友好、廉价、安全等优点被认为是一种很有前途的电源。然而,锌离子电池的实际应用受到锌枝晶生长和电极-电解质界面副反应的阻碍。此外,当锌离子电池作为储能器件应用于柔性可穿戴电子产品时,容易受到针刺、弯曲、拉伸、剪切等物理破坏,这些破坏很可能导致电池失效甚至是引发严重的安全问题。为了解决上述问题,本文基于一种新型的自修复水凝胶,设计制备了具有高可靠性和出色电化学性能的自修复锌离子电池,为延长储能器件的使用寿命提供了新思路。本文以二氧化锰（MnO2）为正极,锌片为负极首先组装水溶液锌锰电池。实验采用了固相合成法、溶液共沉淀法、水热法三种制备方法探究不同形貌α-MnO2的电化学性能。其中水热法制备的纳米线状α-MnO2表现最优,其比容量最高可达到265 mAh g-1,在0.5 C恒电流充放电200次后容量保持率为91.8%。在大电流5C充放电条件下,容量可达到107 mAh g-1。此外,实验还通过改变电解液组成与浓度来寻求最佳的电解质体系,当电解液由1.0 mol L<...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 锌离子电池的研究进展
1.2.1 水系锌锰电池充放电机理
1.2.2 凝胶电解质在锌锰电池中的应用进展
1.3 水系锌锰电池目前存在的问题
1.4 课题主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 仪器设备
2.3 PVA-COOH的制备
2.4 正极MNO_2的制备
2.4.1 固相合成法
2.4.2 溶液共沉淀法
2.4.3 水热法
2.5 凝胶电解质的制备
2.6 水溶液锌锰电池的组装
2.7 准固态锌锰电池的组装
2.8 材料的测试与表征
2.8.1 扫描电子显微镜测试
2.8.2 正极二氧化锰的物相分析
2.8.3 凝胶电解质力学性能与自修复性能测试
2.8.4 凝胶电解质离子电导率测试
2.8.5 电化学性能测试
2.8.6 傅里叶红外光谱测试
2.8.7 光学显微镜表征
2.8.8 接枝羧基含量测定
第3章 正极MNO_2的合成与电解液体系的选择
3.1 引言
3.2 不同合成方法二氧化锰的表征
3.2.1 X射线衍射表征结构分析
3.2.2 扫描电子显微镜微观形貌分析
3.3 不同形貌二氧化锰的电化学性能探究
3.3.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.3.2 循环性能与倍率性能比较
3.4 电解液中不同硝酸锌浓度对电池性能的影响
3.4.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.4.2 循环性能比较
3.5 硫酸锰电解质成分的添加对正极性能的影响
3.5.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.5.2 循环性能比较
3.6 本章小结
第4章 准固态锌锰电池
4.1 引言
4.2 PVA-COOH的合成与表征
4.2.1 PVA-COOH的红外光谱分析
4.2.2 丁二酸酐用量对羧基接枝率的影响
4.3 自修复水凝胶电解质的性能测试
4.3.1 PVA-COOH浓度的影响
4.3.2 羧基接枝量的影响
4.3.3 铁离子浓度的影响
4.4 准固态锌锰电池的电化学性能
4.4.1 循环伏安与交流阻抗曲线分析
4.4.2 循环性能与倍率性能
4.5 准固态锌锰电池的自修复性能
4.5.1 循环伏安与交流阻抗曲线分析
4.5.2 自修复前后容量稳定性
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于聚乙烯醇的自修复超级电容器结构设计与性能研究[D]. 王志奎.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]基于聚乙烯醇的自修复不对称电容器的制备及性能研究[D]. 戚雁武.哈尔滨工业大学 2018
[2]水系锌锰二次电池制备及电化学性能测试[D]. 潘海丽.哈尔滨工程大学 2018
本文编号：3671055
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 锌离子电池的研究进展
1.2.1 水系锌锰电池充放电机理
1.2.2 凝胶电解质在锌锰电池中的应用进展
1.3 水系锌锰电池目前存在的问题
1.4 课题主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 仪器设备
2.3 PVA-COOH的制备
2.4 正极MNO_2的制备
2.4.1 固相合成法
2.4.2 溶液共沉淀法
2.4.3 水热法
2.5 凝胶电解质的制备
2.6 水溶液锌锰电池的组装
2.7 准固态锌锰电池的组装
2.8 材料的测试与表征
2.8.1 扫描电子显微镜测试
2.8.2 正极二氧化锰的物相分析
2.8.3 凝胶电解质力学性能与自修复性能测试
2.8.4 凝胶电解质离子电导率测试
2.8.5 电化学性能测试
2.8.6 傅里叶红外光谱测试
2.8.7 光学显微镜表征
2.8.8 接枝羧基含量测定
第3章 正极MNO_2的合成与电解液体系的选择
3.1 引言
3.2 不同合成方法二氧化锰的表征
3.2.1 X射线衍射表征结构分析
3.2.2 扫描电子显微镜微观形貌分析
3.3 不同形貌二氧化锰的电化学性能探究
3.3.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.3.2 循环性能与倍率性能比较
3.4 电解液中不同硝酸锌浓度对电池性能的影响
3.4.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.4.2 循环性能比较
3.5 硫酸锰电解质成分的添加对正极性能的影响
3.5.1 循环伏安曲线与充放电曲线分析
3.5.2 循环性能比较
3.6 本章小结
第4章 准固态锌锰电池
4.1 引言
4.2 PVA-COOH的合成与表征
4.2.1 PVA-COOH的红外光谱分析
4.2.2 丁二酸酐用量对羧基接枝率的影响
4.3 自修复水凝胶电解质的性能测试
4.3.1 PVA-COOH浓度的影响
4.3.2 羧基接枝量的影响
4.3.3 铁离子浓度的影响
4.4 准固态锌锰电池的电化学性能
4.4.1 循环伏安与交流阻抗曲线分析
4.4.2 循环性能与倍率性能
4.5 准固态锌锰电池的自修复性能
4.5.1 循环伏安与交流阻抗曲线分析
4.5.2 自修复前后容量稳定性
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]基于聚乙烯醇的自修复超级电容器结构设计与性能研究[D]. 王志奎.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]基于聚乙烯醇的自修复不对称电容器的制备及性能研究[D]. 戚雁武.哈尔滨工业大学 2018
[2]水系锌锰二次电池制备及电化学性能测试[D]. 潘海丽.哈尔滨工程大学 2018
本文编号：3671055
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