基于分级有序孔镍/氢氧化镍微电极的微型镍锌电池

发布时间：2022-07-13 13:54

　　自供电微型电子设备的快速发展使得人们对高性能微型电池的需求日益增加。然而,在微型电池中同时获得高能量密度和高功率密度是一个重大的挑战。使用超薄微电极可以使微型电池获得较高的功率密度,但与此同时其较低的单位面积活性材料负载量会导致微型电池的能量密度无法满足微型电子设备的需求。增加微电极的厚度可以提高单位面积活性材料的负载量,从而使微型电池获得更高的能量密度,但由于电子传输和离子扩散距离的增长,往往会导致微型电池功率密度的降低。研究表明,基于三维介孔微电极的微型电池有望同时实现高能量密度和高功率密度,然而大多数构筑三维介孔材料的方法难以与微型电池的微加工工艺兼容,基于三维介孔微电极的微型电池的开发仍处于起步阶段。因此,开发基于三维介孔微电极的微型电池是一项亟待解决的问题。本文通过一系列微加工工艺成功制作了基于分级有序孔微电极的微型镍锌电池,并采用多种表征手段和测试方法,对其物相和结构进行了全面的表征,对其电化学性能进行了系统的研究。主要研究内容及结果如下:（1）通过模板法结合阳极氧化等微加工工艺成功制作了分级有序孔镍/氢氧化镍微电极,其孔结构由相互连接的有序大孔和介孔组成。（2）对不同厚度... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 微电极的微加工工艺
        1.2.1 微电子机械系统加工技术
        1.2.2 电化学沉积
        1.2.3 3D打印
    1.3 微型电池的微电极结构
        1.3.1 薄膜微电极
        1.3.2 叉指微电极
        1.3.3 柱状微电极
        1.3.4 三维多孔微电极
    1.4 镍锌电池的研究现状
    1.5 本文的研究内容与意义
第2章 微型镍锌电池的制作工艺及表征
    2.1 实验原料与实验仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 微型镍锌电池的制作工艺
        2.2.1 微型叉指集流体的制作
        2.2.2 聚苯乙烯球的制备与组装
        2.2.3 分级有序孔镍/氢氧化镍微电极的制作
        2.2.4 锌微电极的制作
    2.3 材料表征方法
    2.4 微型镍锌电池的物相表征
        2.4.1 聚苯乙烯球的表征
        2.4.2 分级有序孔镍/氢氧化镍微电极的表征
        2.4.3 锌微电极的表征
        2.4.4 微型镍锌电池的表征
    2.5 本章小结
第3章 分级有序孔镍/氢氧化镍微电极的电化学性能
    3.1 引言
    3.2 电化学性能测试方法
    3.3 阳极氧化处理时间对微电极电化学性能的影响
    3.4 微电极厚度对微电极电化学性能的影响
    3.5 微电极的电荷储存动力学
    3.6 微电极的电化学活性表面积
    3.7 微电极的循环性能
    3.8 本章小结
第4章 微型镍锌电池的电化学性能
    4.1 引言
    4.2 水系微型镍锌电池的电化学性能
        4.2.1 水系微型镍锌电池的CV测试
        4.2.2 水系微型镍锌电池的倍率性能
    4.3 准固态微型镍锌电池的电化学性能
        4.3.1 基于不同电解质的微型镍锌电池的EIS测试
        4.3.2 准固态微型镍锌电池的CV测试
        4.3.3 准固态微型镍锌电池的倍率性能
        4.3.4 准固态微型电池的循环性能
        4.3.5 准固态微型电池性能的可扩展性
        4.3.6 准固态微型电池的能量密度与功率密度
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表的论文



本文编号：3660160