锌离子电池正极材料锰氧化物的制备及其电化学性能研究

发布时间：2024-03-31 19:00

　　水系锌离子电池(ZIBs)是一种重要的电化学储能装置。相比于锂离子电池或者铅酸电池,水系ZIBs具有一些独特的性能优势。首先,水系ZIBs使用中性、廉价的水系电解液而不是易燃、昂贵的有机电解液或强酸性/碱性水系电解液,使得电池系统更加安全、廉价、绿色环保。其次,ZIBs所用电极、电解液材料价格便宜、储量高,且在空气中稳定,不与水、氧发生化学反应,对电池装配线的要求标准低,可以进一步节省电池生产线建设与电池制造成本。在所有ZIBs正极材料中,锰氧化物(MnO_x)成本低、储量丰富、毒性低、且价态丰富(Mn⁰,Mn²⁺,Mn³⁺,Mn⁴⁺和Mn⁷⁺),是最具应用潜力的材料之一。目前,MnO_x的制备一般采用水热法,共沉淀法等。然而,这些方法存在合成周期长、难以连续生产、合成步骤繁琐等问题。针对上述问题,本文探索了两种更为简单、高效的合成方法来制备具有高储锌活性的MnO_x正极材料。首先,通过一步溶液燃烧法制备了多孔氧化锰电...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锌离子电池概述
    1.3 锌离子电池正极材料简介
        1.3.1 锰基氧化物
        1.3.2 钒基氧化物
        1.3.3 普鲁士蓝类似物
        1.3.4 聚阴离子化合物
    1.4 锰氧化物的储锌机理简介
        1.4.1 Zn²⁺嵌入/脱出机制
        1.4.2 化学转化机制
        1.4.3 H⁺ /Zn²⁺嵌入/脱出机制
    1.5 锰氧化物制备方法的简介
        1.5.1 水热法
        1.5.2 共沉淀法
        1.5.3 溶液燃烧法
        1.5.4 电沉积法
    1.6 本文的选题依据与研究内容
        1.6.1 选题依据
        1.6.2 研究内容
第二章 实验原料、设备和表征测试方法
    2.1 实验原料及设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 X射线衍射仪
        2.2.2 X射线光电子能谱仪
        2.2.3 扫描电子显微镜
        2.2.4 透射电子显微镜
        2.2.5 氮气吸附脱附测试分析仪
    2.3 材料的电化学性能
        2.3.1 锌离子电池电极的制备
        2.3.2 锌离子电池的组装
        2.3.3 循环伏安测试
        2.3.4 恒流充/放电测试
        2.3.5 交流阻抗测试
第三章 溶液燃烧法制备锰氧化物及其储锌性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 MnOx的制备
        3.2.2 电极的制备
        3.2.3 电极材料表征及电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 样品的检测与表征
        3.3.2 MnOx的储锌性能分析
    3.4 本章小结
第四章 电沉积法制备MnO₂及其储锌性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 电极材料制备
        4.2.2 电极材料表征与电化学测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 恒电压沉积
        4.3.2 物相与形貌分析
        4.3.3 MnO₂ 的储锌性能分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术成果



本文编号：3944364