普鲁士蓝在高电压水系二次电池中的应用及高电压电解质的研究

发布时间：2021-03-20 11:20

　　水系金属离子电池具有高安全性、高倍率性能、低成本和环境友好等优势,在未来的大规模储能领域及便携式设备领域有着重要应用前景,但是其仍然存在很多问题,如工作电压低、能量密度低、循环稳定性差等,大大限制了水系电池的应用。因此,发展新概念或者新理论来构建新型水系金属离子电池体系是非常有必要的。本论文从选择合适的电极材料出发,构建水系金属离子电池,希望在提高电池工作电压和能量密度的同时,兼顾电池的循环稳定性。首先,通过共沉淀法制备了普鲁士蓝晶体,并采用三电极体系测试了其在含有同浓度Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺的水系电解液中的不同电化学行为。结果表明,普鲁士蓝在分别含有Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺四种离子电解液中的离子选择性顺序为K⁺>Na⁺>>Li⁺>Ca²⁺,在含Na⁺和Li^... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同二次电池的性能评估[5]

⑸?胱忧度敕从Γ?杭?蚍⑸?胱油殉龇从?基本原理如图1-2 (b)所示)。整个电化学过程可逆，可以形象的称为“摇椅式”电池，这种可逆的能量转换方式可以达到持续循环使用的目的。图 1-2 (a) 电池测试装置； (b) 二次电池工作原理图[6]1.2 水系二次电池发展现状水系二次电池是基于水系电解液，绿色安全无污染，大大提高了电池使用和生

大部分商业化的二次电池电极材料不能在水溶液中保持长其循环稳定性，只有少数几种材料允许高价离子可逆的嵌入与脱出，因此，开发高效稳定的电极材料是组装长循环稳定性水系二次电池，是现阶段实现水系电池广泛储能应用的新的挑战。1.2.1 水系碱金属离子电池自 1994 年 Dahn 等[20]采用VO2做负极，LiMn2O4作正极，以 5mol/L Li2SO4做电解液，组装了第一个水系二次电池，并且该电池平均工作电压为 1.5V，比能量高达75Wh/Kg，远高于商用铅酸蓄电池，与镍镉电池相当。该课题组水系二次电池概念的提出，从根本上解决了有机电解液的安全隐患，大大降低了制造成本。水系电池体系逐渐得到人们的关注。但是由于水的分解及电极材料结构的变化，导致该电池循环稳定性很差。因此，为改善电池的循环性能并提高电池功率密度，研究者们结合水系电解液的特点对有机电池体系电极材料加以引入和改进，并取得很大进展。

【参考文献】：
期刊论文
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[5]水系锂离子电池电极材料研究进展[J]. 刘未未,王保峰,李磊.  储能科学与技术. 2014(01)
[6]水系锂离子电池的研究进展[J]. 易金,王永刚,夏永姚.  科学通报. 2013(32)
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本文编号：3090915