检索结果-南通市图书馆

作者：范紫烨兰州大学

学位级别：硕士

现阶段的能源危机和环境污染问题增大了人们对大型储能系统的需求。水系锌离子电池由于具有放电工艺安全、资源储备较为丰富和长周期使用寿命等特点,是此类系统的理想选择。然而,正极材料的脱落和负极材料锌枝晶生长等问题不利于实现高... 详细信息

现阶段的能源危机和环境污染问题增大了人们对大型储能系统的需求。水系锌离子电池由于具有放电工艺安全、资源储备较为丰富和长周期使用寿命等特点,是此类系统的理想选择。然而,正极材料的脱落和负极材料锌枝晶生长等问题不利于实现高性能的水系锌离子电池,阻碍了其进一步的实际应用。考虑到这些问题,本论文从集流体三维结构设计角度入手,通过构建独特的三维导电网络结构对碳布基底进行改性,并分别用于正极材料与负极材料,从而提升水系锌离子电池的性能。主要的研究工作如下:(1)在碳布上生长氧化铟锡纳米线(ITO NWs)阵列构筑三维导电网络,并将其用作后续电化学沉积二氧化锰的集流体,提升正极材料的结构稳定性,提高电池的长循环稳定性。通过对制备的CC@ITO@MnO进行一系列性能测试,结果表明,ITO NWs导电网络的引入可以增强衬底与活性材料之间的稳定接触,离子扩散距离更短,提供了快速可逆的反应动力学和优异的循环性能。匹配锌箔负极制备的CC@ITO@MnO//Zn电池,在0.4 A g时循环190圈后,比容量从最初的318 m Ah g增加到355.2 m Ah g。在4.0 A g时循环2000圈后仍保持128.3m Ah g的比容量,相比最初容量130.3 m Ah g,保持率为98.4%。同时通过对不同充放电状态下的电极进行一系列表征,证实了Zn和H共嵌入的机理。(2)在碳布上生长ITO NWs阵列构筑三维导电网络,并将其用作电化学沉积锌负极的集流体,可以降低锌的成核过电位,促进锌的均匀可逆沉积/剥离,有效抑制锌枝晶的形成,提高电池的循环稳定性。电化学测试结果表明,CC@ITO@Zn//CC@ITO@Zn对称电池在0.5 m A cm时,可以在550 h内保持相对稳定的电压滞后。基于改性锌负极组装的CC@ITO@MnO//CC@ITO@Zn全电池在2.0 A g下循环400圈后仍保留167.7 m Ah g的容量,在4.0 A g下循环1500圈后,相比最初容量134.9 m Ah g保持率为83.8%,表现出优异的循环稳定性能。综上,通过在碳布上生长ITO NWs构筑三维导电网络,并分别用作正极材料和负极材料的集流体,可以有效抑制锌枝晶的形成,提高电池的长循环稳定性。这项研究工作可能为进一步研究其他锌离子电池正极材料和下一代负极材料的开发提供新思路。

关键词：碳布锌枝晶二氧化锰氧化铟锡纳米线水系锌离子电池

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基于镍钴层状双氢氧化物生长在氧化铟锡纳米线和炭布复合物上的高性能微型锌电池

引用

新型炭材料（中英文） 2022年第5期37卷 968-977页

作者：李喜娟刘国吴青峰王旭坤隋心翼王鑫格范紫烨谢二庆张振兴兰州大学物理科学与技术学院磁学与磁性材料教育部重点实验室甘肃兰州730000

人类需求推动了微型储能器件的快速发展,开发高性能、绿色和安全的小型化电子器件势在必行。近年来,平面叉指型可充电锌微电池(MB)因其易于串并联集成、灵活性和可去除传统隔膜而受到广泛关注。本文使用激光蚀刻技术合成了一种水基高安... 详细信息

人类需求推动了微型储能器件的快速发展,开发高性能、绿色和安全的小型化电子器件势在必行。近年来,平面叉指型可充电锌微电池(MB)因其易于串并联集成、灵活性和可去除传统隔膜而受到广泛关注。本文使用激光蚀刻技术合成了一种水基高安全性的负极Zn、正极NiCo-LDH@ITO NWs@CC的微型锌电池。由于使用高导电性的ITO NWs@CC集流体,基于锌箔负极和NiCo-LDH正极的叉指型微型电池表现出优异的性能。平面叉指微型电池在碱性水系电解质中、电流密度1 mA cm^(−2)下具有453.5 mAh g^(−1)(对应于0.56 mAh cm^(−2))的高比容量。值得注意的是,微型锌电池表现出优异的能量密度(798.4μWh cm^(−2),对应于649.9 Wh kg^(−1))和功率密度(4.1 mW cm^(−2),对应于3282.7 mW kg^(−1))。微型电池也表现出非常好的长期循环稳定性(在5 mA cm^(−2)下经4000次循环后容量保持率为216%)。此外,串并联测试进一步表明微型电池良好的一致性。

关键词：微型储能器件微型电池激光蚀刻氧化铟锡纳米线炭布

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