水性锌离子电池中二氧化锰正极材料的制备及改性研究

发布时间：2023-06-03 03:13

　　锰氧化物具有成本低、无毒、材料丰富、工作电压高等优点,可作为良好的锌离子电池的正极材料。其中α-MnO₂具有双链结构,属于四方晶系,每个晶胞中含有8个MnO₂分子,并具有(1×1)和(2×2)的隧道结构。Zn²⁺可以在其隧道中可逆且快速的嵌入和脱出,是近年来很有应用前景的正极材料。然而,二氧化锰的容量衰减快、导电性差等缺点,限制了其电化学性能,从而使其不能大量应用于商业中。因此,本文主要从以下几个方面来改善α-MnO₂作为锌离子电池正极材料的电化学性能:(1)通过水热法合成α-MnO₂正极材料。探索不同反应时间对所制备材料性能的影响。结果显示,在反应6 h后得到的材料电化学性能最佳。由SEM图显示,该材料形貌是由纳米棒堆积而成的空心海胆状球形颗粒,其形貌较好,颗粒均匀,直径约为5μm。电化学测试结果显示,在电压范围为0.8-2.0 V,电流密度为100 mA g^-1下,电池首次放电比容量为150 mAh g^-1,循环50次后的比容量为...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锌离子电池简介
        1.2.1 锌离子电池的发展
        1.2.2 锌离子电池的特点
        1.2.3 锌离子电池的组成
        1.2.4 锌离子电池的工作原理
    1.3 锌离子电池正极材料的研究进展
        1.3.1 二氧化锰
        1.3.2 α-Mn₂O
        1.3.3 钒化合物
        1.3.4 ZnMn₂O
        1.3.5 普鲁士蓝
    1.4 锌离子电池负极材料的研究进展
    1.5 水性电解液
    1.6 隔膜
    1.7 本论文的研究意义和主要研究工作
第二章 实验使用试剂及相关仪器
    2.1 实验使用的主要试剂
    2.2 实验主要仪器
    2.3 主要测试方法
    2.4 测试电极的制备及电池组装
        2.4.1 测试电极的制备
        2.4.2 电池的组装
第三章 α-MnO₂ 的水热法制备及电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 SEM分析
        3.3.3 BET分析
        3.3.4 电池的循环伏安分析
        3.3.5 电池的充放电曲线分析
        3.3.6 电池的循环性能测试
        3.3.7 电池的交流阻抗分析
    3.4 本章小结
第四章 Zr掺杂二氧化锰的合成及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 SEM及 EDS分析
        4.3.3 BET分析
        4.3.4 电池的循环伏安分析
        4.3.5 电池的充放电曲线分析
        4.3.6 电池的循环性能分析
        4.3.7 交流阻抗分析
    4.4 本章小结
第五章 α-MnO₂@C复合材料的制备及电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 XRD分析
        5.3.2 SEM和 TEM分析
        5.3.3 BET分析
        5.3.4 电池的循环伏安分析
        5.3.5 电池的充放电曲线分析
        5.3.6 电池的循环性能测试
        5.3.7 电池的交流阻抗分析
    5.4 本章小结
第六章 聚苯胺包覆MnO₂ 复合材料的合成及电化学性能
    6.1 引言
    6.2 实验部分
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 XRD分析
        6.3.2 SEM和 TEM分析
        6.3.3 BET分析
        6.3.4 电池的循环伏安分析
        6.3.5 电池的充放电曲线分析
        6.3.6 电池的循环性能分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3828550