MnO 2 电极的改性及其锌离子电池性能研究

发布时间：2025-03-20 06:52

　　社会的快速发展引起的能源短缺已经成为日益凸显的社会问题,目前包括太阳能、风能等可再生能源的开发已经逐渐成熟。开发出高效、安全的储能系统正逐渐成为人们研究的热点。然而,已经实现大规模商用的锂离子电池存在高成本和安全性问题。水系锌离子电池是最有希望替代锂离子电池的储能器件之一,在其正极材料中,锰基材料成本低、无毒、对环境友好,备受关注。但是,锰基氧化物也存在本征电导率低、锰离子在水系电解液中会连续溶解、锌离子在脱嵌过程中会造成锰氧化物体积膨胀甚至结构坍塌等问题,锰基纳米材料在水系锌离子电池中的应用仍然受到限制。为此,研究者进行了广泛的研究并提出了一系列解决策略,包括与其它导电材料复合、构筑多维纳米结构、引入缺陷、调整层间距以及优化电解液等。锰基氧化物与导电碳材料复合,可以提高锰基氧化物电极的导电性和稳定性,从而提高水系锌离子电池电化学性能。由于碳纳米管、石墨烯、碳纤维等价格都比较昂贵,将这些材料与锰氧化物复合制作电极,会大大增加水系锌离子电池的成本。而乙炔黑是一种价格非常低廉、导电性优异的碳材料,将其与MnO2复合来改善MnO2电极的导电性则可以降低电池成本。另外,在锰基氧化物结构中引入缺陷...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 水系离子电池概述
        1.2.1 水系离子电池的发展
        1.2.2 水系锌离子电池的基本结构
        1.2.3 水系锌离子电池的基本原理
        1.2.4 水系锌离子电池研究进展概述
    1.3 水系锌离子电池锰基氧化物正极材料概述
        1.3.1 二氧化锰晶体结构及其储能原理简介
        1.3.2 二氧化锰纳米材料的制备方法
        1.3.3 锰基氧化物正极材料研究现状
    1.4 本课题选题依据及主要研究内容
第二章 MnO₂/a-C复合纳米材料制备及其水系锌离子电池性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 MnO₂/a-C复合纳米材料的制备
        2.2.3 正极的制备和电池的组装
        2.2.4 表征仪器与测试方法
    2.3 结果分析与讨论
        2.3.1 电极材料的形貌和结构表征
        2.3.2 水系锌离子电池的电化学性能分析
    2.4 本章小结
第三章 MnO₂纳米材料的掺杂及其水系锌离子电池性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 元素掺杂MnO₂纳米材料的制备
        3.2.3 正极的制备和电池的组装
        3.2.4 表征仪器与测试方法
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 不同元素掺杂的MnO₂正极材料
        3.3.2 Cu掺杂的MnO₂正极材料
    3.4 本章小结
第四章 总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：4037559