可充电柔性锌-空气电池的组件设计与优化及性能研究

发布时间：2022-02-20 04:23

　　柔性可穿戴技术的发展要求柔性储能器件具有可充电循环性,高能量密度等特性。可充电柔性锌-空气电池能够满足这些要求,有望成为下一代柔性储能器件。但依旧面临着众多的挑战,例如充放电循环性能差,使用寿命短,容量低等问题。因此,如何提升电池的充放电循环性能,延长使用寿命,提高容量等,成为可充电柔性锌-空气电池的关键。可充电柔性锌-空气电池是一个整体,需要进行系统地研究。为了从整体上提升电池性能,我们对电池中的催化剂、空气电极、凝胶电解质以及锌电极等关键组件进行了设计与优化。结合溶剂热法与快速热处理,制备了超薄Co₃O₄纳米片,增大了比表面积,调节了表面结构,从而加快催化过程电荷转移,提升催化性能。结合电沉积法与热处理,制备了超薄Co₃O₄/碳布一体化电极,优化催化剂与基体之间界面,减小界面电阻,增强界面结合力,提升催化性能与弯曲性能。在PVA-KOH碱性凝胶电解体系中引入了四乙基氢氧化铵（TEAOH）,加强凝胶内部分子间的相互作用,提升保水能力,减少因脱水而产生的形变,维持电解质与电极之间的接触界面,延长电池... 

【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 可充电锌-空气电池的基本介绍
        1.2.1 基本结构
        1.2.2 工作原理
        1.2.3 空气电极的反应原理
        1.2.4 优点与存在问题
    1.3 可充电柔性锌-空气电池的研究进展
        1.3.1 三明治型
        1.3.2 纤维型
    1.4 可充电柔性锌-空气电池关键组件的研究进展
        1.4.1 空气电极
        1.4.2 碱性聚合物电解质
        1.4.3 柔性锌电极
    1.5 论文选题思路与研究内容
第二章 实验部分
第三章 超薄Co_3O_4 纳米片的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 超薄Co_3O_4 纳米片的制备与形成机理
        3.2.1 超薄Co_3O_4 纳米片的制备
        3.2.2 超薄Co_3O_4 纳米片的形成机理
    3.3 超薄Co_3O_4 纳米片的结构分析
    3.4 超薄Co_3O_4 纳米片的电化学性能
        3.4.1 氧还原和氧析出催化性能
        3.4.2 催化性能提升原因分析
    3.5 超薄Co_3O_4 纳米片对可充电柔性锌-空气电池性能的影响
        3.5.1 纤维型电池的制备
        3.5.2 电池的性能测试
        3.5.3 电池的应用演示
    3.6 本章小结
第四章 超薄Co_3O_4/碳布一体化电极的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 超薄Co_3O_4/碳布一体化电极的制备与形成机理
        4.2.1 一体化电极的制备
        4.2.2 一体化电极的形成机理
    4.3 超薄Co_3O_4/碳布一体化电极的结构分析
    4.4 超薄Co_3O_4/碳布一体化电极的电化学性能
        4.4.1 氧还原和氧析出催化性能
        4.4.2 催化性能提升原因分析
    4.5 超薄Co_3O_4/碳布一体化电极对可充电柔性锌-空气电池及器件性能的影响
        4.5.1 一体化器件的制备
        4.5.2 电池的性能测试
        4.5.3 一体化器件的应用演示
    4.6 本章小结
第五章 四乙基氢氧化铵改性碱性凝胶电解质的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 改性碱性凝胶电解质的制备
    5.3 改性碱性凝胶电解质的形貌与结构分析
        5.3.1 改性碱性凝胶电解质的形貌分析
        5.3.2 改性碱性凝胶电解质的结构分析
    5.4 改性碱性凝胶电解质的性能分析
        5.4.1 改性碱性凝胶电解质的保水性能
        5.4.2 改性碱性凝胶电解质的电性能
    5.5 改性碱性凝胶电解质对可充电柔性锌-空气电池性能的影响
        5.5.1 电池的制备
        5.5.2 电池的性能测试
        5.5.3 电池的应用演示
    5.6 本章小结
第六章 三维锌电极的制备及性能研究
    6.1 引言
    6.2 三维锌电极的电镀制备
        6.2.1 电镀制备的基本流程
        6.2.2 电镀工艺研究及形貌分析
    6.3 三维锌电极对可充电柔性锌-空气电池性能的影响
        6.3.1 电池的组装
        6.3.2 电池的性能测试
        6.3.3 电池的应用演示
    6.4 本章小结
第七章 主要结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]锌空气电池的应用和技术现状[J]. 邓润荣,谭惠珠.  电池工业. 2007(01)
[2]碱性锌空气电池的新发展[J]. 朱梅,徐献芝,苏润,梁振辉,许友生.  电池工业. 2004(03)
[3]可再充锌空气电池的发展[J]. 张文保.  电源技术. 2002(06)
[4]可充锌电极存在的问题及解决途径[J]. 王建明,钱亚东,张莉,张鉴清,曹楚南.  电池. 1999(02)
[5]碱性电镀光亮锌镍合金研究[J]. 蔡加勒,周绍民.  电化学. 1995(03)



本文编号：3634305