高比容量、高比功率铝空气电池的电化学性能研究及应用

发布时间：2023-03-30 04:29

　　铝空气电池由于其较高的理论能量密度(8100 Wh g^-1)、容量密度(2980 Ah kg^-1)、环保安全、资源丰富的优点,是解决当下能源问题和环境问题的理想化学电源。目前铝空气电池处于产业化起步阶段,解决铝的自腐蚀,改善铝空气电池电化学性能,是开发高比容量和高比功率的铝空气电池的关键。为此,本课题研究了盐-碱双电解质和盐基碱性电解质,从而抑制铝的自腐蚀。此外,本课题对铝空气电池的结构进行优化设计,并研究其电化学性能,使其能适应动力电池的应用。首先,研究NaCl溶液为阳极电解质、NaOH溶液为阴极电解质的盐-碱双电解质铝空气电池的性能,正阳极电解液之间通过阳离子交换膜隔开。研究NaCl浓度对电池的影响,确定当NaCl浓度达到3 mol L^-1以上时电池呈现出较好的电化学性能。通过研究温度对电池性能的影响,确定60℃为电池运行的理想温度。基于极距对电池性能的影响,设计出微极距的双电解质铝空气电池结构,并基于铝阳极便捷更换的需求,对电池单体结构进行优化。通过恒流放电得出盐-碱双电解质铝空气电池的比容量可以达到2661 Ah...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 铝空气电池的发展简介
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 阳极
        1.3.2 阴极
        1.3.3 电解液
        1.3.4 铝空气电池系统
    1.4 本课题的选题依据与研究内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 研究内容
第2章 实验原料、仪器与测试方法
    2.1 实验平台及方法
    2.2 电化学性能表征
    2.3 材料物象表征
第3章 盐-碱双电解质铝空气电池的性能研究
    3.1 引言
    3.2 盐-碱双电解质铝空气电池的原理分析
    3.3 电解液浓度对电池电化学性能的影响
        3.3.1 电池的制作与组装
        3.3.2 电化学测试
        3.3.3 电化学性能分析
        3.3.4 铝阳极材料表征
    3.4 温度对电池电化学性能的影响
        3.4.1 电池的组装与测试
        3.4.2 电化学性能分析
    3.5 微极距双电解质铝空气电池的研究
        3.5.1 微极距双电解质铝空气电池结构设计
        3.5.2 微极距双电解质铝空气电池电化学性能研究
    3.6 便于快速更换阳极的电池结构设计
    3.7 本章小结
第4章 盐基碱性电解质研究
    4.1 引言
    4.2 电解液酸碱度对电池性能的影响研究
        4.2.1 混合溶液的制备
        4.2.2 电池的组装与测试
        4.2.3 电化学性能分析
    4.3 阳极电解液加NaOH而电解液不循环对电池性能的影响
        4.3.1 电解液的制备
        4.3.2 电池的组装与测试
        4.3.3 电化学性能分析
    4.4 电解液循环研究
        4.4.1 电解液配制、电池组装与电化学测试
        4.4.2 电化学性能分析
    4.5 本章小结
第5章 铝空气动力电池的设计及中试研究
    5.1 引言
    5.2 铝空气动力电池单体设计及组装
    5.3 铝空气动力电池电化学性能研究
        5.3.1 电池极距对铝空气动力电池性能的影响
        5.3.2 电解液流速对铝空气动力电池性能的影响
        5.3.3 恒流放电研究
    5.4 中试规模铝空气动力电池单体设计及性能研究
        5.4.1 单体壳体设计
        5.4.2 铝阳极-端盖一体化设计
        5.4.3 镍框架的研究
        5.4.4 电池的组装与测试
        5.4.5 铝空气动力电池模组的设计
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间获得的学术成果



本文编号：3775194