新型碱性二次电池研究

发布时间：2021-02-15 08:09

　　以银锌电池为代表的水系碱性电池是拥有潜在价值的能量转换系统。其中银锌电池作为一种成熟的锌基电池,已经被广泛应用在多种领域。相比较于如日中天的锂离子电池,银锌电池拥有可观的能量密度。并且,水体系的电解液也避免了困扰锂离子电池的燃烧和爆炸等问题。同时,不使用有毒元素也让这类水系电池变得非常环保。但是,KOH作为电解质的水系电解液存在许多问题,比如高强的碱性对电极材料和电池部件的腐蚀和溶解,从而导致电极材料利用率和循环性能低,无法于锂离子电池媲美。针对上述问题,本文聚焦银锌电池循环性能和具有较低碱性的KOH电解液替代物实现了以下研究进展:1.对传统银锌电池由于锌电极的枝晶和形变问题导致的循环性能差的问题,提出使用分子量为200的聚乙二醇（PEG-200）作为电解液添加剂,从而有效促进银锌电池循环性能。研究发现:在5 M KOH电解液中,加入PEG-200的最优比例为20（v）%。在该比例下,电池循环性能达到最优,能够稳定循环100周无明显衰减,放电电压平台为1.51 V,充电电压平台为1.62 V,容量密度稳定在70 m Ah/g,能量密度稳定在110 Wh/kg。（2）通过一系列表征分析了... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：205 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
本论文主要创新点
摘要
Abstract
第一章 序论
    1 电化学能量存储技术的发展背景
    2 电化学能量存储技术与二次电池概述
        2.1 超级电容器
        2.2 液流电池
        2.3 二次电池
    3 锌基水系电池
        3.1 锌基电池发展历程
        3.2 影响锌基电池循环性能的原因
        3.3 改善锌电极电化学性能的方案及原理探究
    4 提高锌基电池循环性能的方法
        4.1 隔膜改进
        4.2 改性锌电极
        4.3 锌基电池循环性能的提高
    5 基于新型电解质的新型电池发展
    6 本课题设计思路及意义
    参考文献
第二章 PEG-200 作为电解液添加剂促进银锌电池循环性能的研究
    1 引言
    2 实验部分
        2.1 实验原材料与仪器
        2.2 计时电势法制备多孔银正极
        2.3 电化学沉积法制备多孔锌电极
        2.4 银锌电池装配
        2.5 材料表征
    3 结果与讨论
        3.1 多孔氧化银和多孔锌的形貌和结构表征
        3.2 正负极材料电化学性质初探
        3.3 不加PEG-200 的银锌电池的循环性能探究
        3.4 PEG-200 促进银锌电池的循环性能的探究
        3.5 PEG-200 与锌电极相互作用的探究
    4 本章小结
    参考文献
第三章 碳酸钾电解液的可行性研究
    1 引言
    2 实验部分
        2.1 实验原材料与仪器
        2.2 溶液的pH值测试
        2.3 不同金属碳酸盐分别在碳酸钾和氢氧化钾溶液中的溶解度测试
        2.4 不同金属分别在碳酸钾和氢氧化钾溶液中的电化学行为测试
    3 结果与讨论
        3.1 碳酸钾溶液和氢氧化钾溶液不同pH值对应浓度的关系
        3.2 碳酸钾和氢氧化钾溶液中Zn/Pb/Mn/Ag/Ni离子溶解度差异性的比较
        3.3 不同金属分别在碳酸钾和氢氧化钾溶液（pH=13.0）中的电化学行为
    4 本章小结
    参考文献
第四章 碳酸钾电解液中碳酸铅电池研究
    1 引言
    2 实验部分
        2.1 实验原材料与仪器
        2.2 沉淀法制备碳酸铅
        2.3 碳酸铅的形貌和结构表征
        2.4 铅电极的电化学行为测试
        2.5 碳酸铅电极的电化学行为测试
        2.6 碳酸铅电极循环性能的探究
        2.7 碳酸铅全电池装配
    3 结果与讨论
        3.1 碳酸铅的结构和形貌表征
        3.2 不同掺碳量的碳酸铅的电导率测试
        3.3 铅在不同浓度碳酸钾溶液中的循环伏安（CV）曲线特征
        3.4 碳酸铅的电化学性能
        3.5 碳酸铅的单电极循环性能
        3.6 碳酸铅全电池循环性能探究
    4 本章小结
    参考文献
第五章 碳酸钾电解液中碳酸锰电极研究
    1 引言
    2 实验部分
        2.1 实验原材料与仪器
        2.2 沉淀法制备碳酸锰
        2.3 碳酸锰的形貌和结构表征
        2.4 碳酸锰的电化学行为测试
        2.5 碳酸锰单电极循环性能
        2.6 全电池装配
    3 结果与讨论
        3.1 碳酸锰的结构和形貌表征
        3.2 不同掺碳量的碳酸锰的电导率测试
        3.3 碳酸锰的循环伏安（CV）曲线特征
        3.4 碳酸锰的单电极循环性能
        3.5 碳酸锰-碳酸铅的全电池性能
    4 本章小结
    参考文献
第六章 工作总结与展望
    1 工作总结
    2 展望
    参考文献
攻读博士学位期间已发表和待发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]储能技术分类及国内大容量蓄电池储能技术比较[J]. 巩俊强,邓浩,谢莹华.  中国科技信息. 2012(09)
[2]电极用纳米Ag2O的电化学性能研究Ⅲ.电极的循环伏安行为[J]. 刘洪涛,夏熙.  应用化学. 2002(05)



本文编号：3034499