导读:本文包含了二次碱性电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:高性能二次电池,镍铁电池,氧化铁,石墨烯水凝胶
二次碱性电池论文文献综述
尹富强[1]（2018）在《高性能碱性二次镍铁电池的构建及其电化学性能研究》一文中研究指出高能量密度和高功率密度的大尺寸可充电电池被广泛应用于电动汽车和大型移动设备中。这种电池具有低成本、长寿命、高安全性和环境友好等优点。锂离子电池和铅酸电池是当前市场上大规模电力的主要来源,但是前者成本效益高而后者具有安全和环境隐患。此外,锂离子电池满足不了大型电力设备的功率和能量需求。作为锂离子电池的补充品,传统的碱性电池具有低成本效益和高安全特性,越来越多的研究都集中在对这种高功率和高能量密度电池的开发和应用上。目前,不同种类的碱性电池已经被报道,诸如MnO_2/Zn,NiCoO_4/Zn,LiMn_2O_4/VO_2,FeFx/Co(OH)_2,Fe/Ni等。这些碱性电池在比能量上已经可以和锂离子电池相媲美。其中,镍铁碱性电池具有一些突出的优势而广受关注,因为其高能量密度、铁的来源丰富和可回收等优点。然而,当前的镍铁碱性电池仍然面临着铁负极性能差、能量密度低及循环寿命短的问题,这就需要更多的尝试来改善铁负极的性能。由于铁元素的多重价态(Fe~(3+)(?)Fe~0)和其在负电位窗口丰富的氧化还原反应活性,其氧化物(如FeO、Fe_2O_3和Fe_3O_4)成为了镍铁电池有前途的负极材料。虽然氧化铁具有低成本、无毒害和环境友好等优点,但是氧化铁用作电极材料通常表现出较差的导电性(~10~-1414 S cm~(-1))以及在放电过程中容易被氢氧根离子钝化,这两个劣势严重地阻碍了其电荷存储能力。考虑到叁维的石墨烯水凝胶(GH)不仅可以促进电子转移和加速离子扩散而且也为可逆的氧化还原反应带来了更多的活性位点,我们尝试使用这种无需粘结剂和导电剂的水凝胶材料来改善铁负极的性能。然而,当前典型的叁维石墨烯水凝胶大多是通过氧化石墨烯(GO)的化学还原制备的,这个过程中可能会使用到有毒的有机试剂(如二甲基甲酰胺、乙二醇、甲醇、丙酮和乙腈等)以及有毒的还原剂(氨水和水合肼等)。这些反应残留物释放到环境,将危害人体健康。因此,开发一种新方法来合成氧化铁/石墨烯复合物水凝胶负极和找到一种高性能正极配对材料对环境友好型碱性二次镍铁电池的制备具有长远意义。本论文主要从以下叁个方面展开研究:(1)氧化铁/石墨烯水凝胶(Fe_2O_3@GH)的合成条件。目前合成石墨烯凝胶的方法还存在很多不足,比如反应时间长、使用有毒试剂、需要复杂的仪器和高温或高压等。在本文第3章和第4章中,我们通过对比水相和有机相对氧化铁/石墨烯水凝胶的合成及电化学性能的影响,找出了最佳的Fe_2O_3@GH合成条件,即水系中合成的Fe_2O_3@GH因具有更多的缺陷而表现出了优异的电化学性能。这种混合水凝胶表现出了304.2 mAh g~(-1)(1 A g~(-1))的高比容量,比Fe_2O_3粉末容量(97 mAh g~(-1),1 A g~(-1))和传统的FeO_x/C材料容量(287 vs.159.5 mAh g~(-1),2 A g~(-1))更高。此外,在1000个充放电循环后这种石墨烯基铁负极仍保留了初始容量的95%(Fe_2O_3粉末在1000个循环后容量降低到初始值的20%)。这些优秀的电化学活性和稳定性得益于Fe_2O_3纳米粒子的高度分散和增强的界面接触。(2)高活性高容量二次电池正极材料的制备。本文第5章合成了不同形貌的活性氢氧化镍。通过电化学性能对比,我们发现氢氧化镍微米球(Ni(OH)_2 MSs)性能最佳。高活性氢氧化镍微米球直接生长在泡沫镍上(Ni(OH)_2 MSs@NF)表现出高值达313 mAh g~(-1)(在1 A g~(-1)的电流密度下)的比容量和较小的等效串联电阻(~0.65Ω)及电荷转移阻抗(~1.0Ω)。这种优异的电化学性能可能是由出色的导电性和多孔表面结构引起的,这两者有效地促进了电子的转移和离子的扩散。(3)高能量密度且环保低廉碱性二次镍铁电池的制备。我们以Ni(OH)_2MSs@NF为正极,以Fe_2O_3@GH为负极,组装了碱性二次镍铁电池(Ni-Fe battery)并研究了其电化学性能。这种石墨烯凝胶基电池表现出了高达127 mAh g~(-1)的比容量,同时其具有良好的循环稳定性,即在1.6 V的操作电压下循环500圈后仍保留了原始容量的82%以上。此外,该电池具有高达203 Wh kg~(-1)的能量密度和高达6.4 kW kg~(-1)的功率密度。这些优异的性能表明这种水性电池具有实际应用的价值。综上所述,我们成功制备了高性能Fe_2O_3@GH和高比容量氢氧化镍微米球,然后将两者成功配对并制备出了高功率密度的Fe_2O_3@GH(-)//Ni(OH)_2MSs@NF(+)全电池。这种电池能满足电动汽车和智能电子设备对高能量密度和高功率密度的需求。该研究有助于绿色电源系统的发展。(本文来源于《西南大学》期刊2018-04-08）
郭利坦[2]（2017）在《碱性二次电池新型铁负极材料的合成及性能的研究》一文中研究指出在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,绿色二次电池作为一种新型高效的能源装置获得了与日俱增的关注。铁镍二次电池由于具有循环性能优异、制造成本低、环境友好等优点,被认为是未来较具竞争力的化学电源。当前,铁镍电池依旧存在充电效率低、极易钝化、析气严重、自放电、高倍率性能较差等缺点。因此,在一定程度上制约着其大规模商业化生产。针对上述铁镍电池存在的缺点,本论文主要进行了以下方面的研究:(1)新型FeS@RGO纳米复合材料的合成与研究:通过一个简单的环境友好的直接共沉淀法将FeS纳米粒子固定在还原氧化石墨烯纳米片上,制备出FeS@RGO纳米片复合材料,并将该新型材料首次用作碱性铁镍二次电池负极材料。形貌表征测试表明,FeS纳米粒子均一的、紧密的固定在还原氧化石墨烯纳米片的表面上。电性能测试表明,FeS/RGO电极在没有任何导电添加剂以及具有较高的活性物质负载量(约40 mg cm-2)的条件下,表现出了较好的高倍率充电/放电容量和优异的循环稳定性。在较高的充电/放电倍率5 C、10 C和20 C(6000 mA g-1)下,FeS@RGO电极的放电比容量分别为288 mAh g-1,258 mAh g-1和220 mAh g-1。值得一提的是,FeS@RGO电极在2 C充电/放电倍率下经过300次循环后,容量保持率仍达到87.6%,表现出超好的循环性能。FeS@RGO材料的优异的电化学性能主要来源于其具有较高的比表面积,较高的电导率和强健的薄片支撑结构。由于具有快速的充放电能力,FeS@RGO纳米复合材料非常适合作为高性能的碱性二次电池的负极材料。(2)新型Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料的合成与性能研究:通过简单的叁步法成功地制备出Fe_3O_4@Ni_3S_2微球,并将其作为一种新型铁镍电池负极材料。在这种复合材料中,Ni_3S_2纳米粒子紧密地包裹在Fe_3O_4微球的表面上。与纯的Fe_3O_4和Fe_3O_4@NiO微球相比,合成出的Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料表现出更好的高倍率性能。在1200 mA g-1较高的放电倍率下Fe_3O_4@Ni_3S_2电极的放电比容量为481.2 mAh g-1,而纯的Fe_3O_4电极的放电比容量仅为83.7 mAh g-1。此外,相对于纯的Fe_3O_4材料,Fe_3O_4@Ni_3S_2也表现出优异的循环稳定性。在120 mA g-1倍率下,Fe_3O_4@Ni_3S_2电极经过100次循环后,容量保持率高达95.1%,然而纯的Fe_3O_4电极的容量保持率仅为52.5%。可以得知,Ni_3S_2材料的包覆极大地改善了Fe_3O_4@Ni_3S_2电极的电化学性能。研究表明,Ni_3S_2涂层作为一个有益的添加剂,可以明显阻止Fe(OH)2钝化膜的形成,进而增强电极的电子导电性,提高电极反应的可逆性,同时一定程度上可以抑制铁负极析氢反应的发生。由于具有优异的电化学性能,Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料将会是一种很有前途的碱性铁镍二次电池的负极材料。(3)花状NiS的合成及其对铁电极电性能的影响:首先运用L-半胱氨酸辅助法合成花状NiS,并将NiS当作添加剂应用到铁镍二次电池的负极材料中,研究NiS添加剂对铁负极电化学性能的影响。与纯的四氧化叁铁电极相比,添加NiS的铁电极表现出较好的高倍率性能和循环稳定性,尤其是添加10%的NiS性能最佳。添加10%的NiS电极在6000 mA g-1较高倍率下的放电容量能达到352.1mAh g-1。并且,在600 mA g-1的倍率下经过100次循环后,其放电容量仍达到406.2 mAh g-1(对应的循环保持率为80.3%)。初步研究表明,NiS可以用作高效的电极添加剂,提高铁镍电池的倍率和循环性能。(本文来源于《河南师范大学》期刊2017-05-01）
胥亚楠,汪晓峰,李佳,王一菁,焦丽芳[3]（2016）在《低温热处理法回收的钴酸锂应用于碱性二次电池的性能研究》一文中研究指出考虑到废旧LiCoO_2型锂电池回收过程繁琐、耗能高的问题,以及Ni/Co电池因成本高而无法实用化的现状,采用简易的低温热处理法对LiCoO_2废料进行回收,并将其作为Ni/Co碱性二次电池负极材料进行电化学性能测试.热处理可有效地提高LiCoO_2材料的电化学性能.当放电电流密度为100 m A/g时,回收LiCoO_2材料的最大放电容量为188 m Ah/g.(本文来源于《南开大学学报(自然科学版)》期刊2016年03期）
李菲[4]（2016）在《高性能碱性二次电池铁基负极材料的合成及研究》一文中研究指出二十一世纪以来,能源与环境问题日益凸显,各国都在寻找高效环保的新能源。传统的铁镍电池(俗称“爱迪生电池”)因其安全、环保、循环寿命长、价格低廉、理论容量高、耐过充放电等优点而又重新引起科研工作者的关注。目前,铁镍电池仍然存在易钝化、析气严重、充电效率低、高倍率性能差等问题,一定程度上制约了其推广应用。本论文鉴于铁镍电池存在的问题,主要开展了以下研究工作:(1)首次创新性地提出以FeS/C作为铁镍电池负极材料,通过简单的共沉淀法结合高温处理合成出FeS/C材料,对其作为铁镍二次电池负极材料的电化学性能进行了系统研究。同时,与合成的FeS材料进行了性能对比。结果表明,添加3%的Bi2S3的FeS/C电极在放电电流为300 mAg~(-1)时放电容量能达到325 mAhg~(-1),充电效率达到90.3%,循环200次后容量保持率达到99.2%。该材料具有优异的倍率性能,该电极在放电电流达到1500 mAg~(-1)(5C)时仍可以达到230 mAhg~(-1)。扫描电镜测试结果显示,经过200次充放电循环后,FeS/C颗粒的粒径大小从5-15μm减小到不到300 nm,并且这些颗粒均匀分散在碳黑导电剂的表面。该现象表明FeS/C的电化学反应过程是在Fe(OH)_2和Fe之间通过铁的中间化合物不断溶解-沉积进行的。研究表明,FeS/C表现出了较高的充电效率,高的放电容量,优异的倍率性能以及超强的循环稳定性能。这种复合材料作为一种优良的铁镍二次电池的负极材料,具有光明的应用前景。(2)采用共沉淀法并在700℃煅烧1小时成功合成出了高性能的Fe_3O_4多面体,将其用作碱性二次电池负极材料。系统研究了不同煅烧温度对Fe_3O_4的物理和电化学性能的影响。研究发现,煅烧温度对Fe_3O_4的物理和电化学性能变换起着至关重要的作用。结果表明,经过700℃煅烧得到的Fe_3O_4样品的电性能(包括活化速率,放电容量,倍率性能和循环稳定性)比在其他温度下煅烧的样品好。该样品在电流密度为120 mAg~(-1)时放电容量达到604.2 mAhg~(-1),充电效率为83.9%。在电流密度为240、600、1200 mAg~(-1)时放电容量分别为587.6、539.5和500.1 mAhg~(-1),表现出了优异的高倍率性能。循环伏安测试和交流阻抗测试表明,这些性能的提高主要是由于该样品具有更好的反应可逆性,较低的电荷转移阻抗以及对析氢反应有更好的抑制作用。这种多面体结构的Fe_3O_4作为碱性二次电池的负极材料,较传统铁基材料具有更大的发展潜力。(3)为了进一步提高具有多面体结构的Fe_3O_4的倍率放电性能,通过共沉淀法合成了一种新型的Fe_3O_4/RGO复合材料,并着重研究了Fe_3O_4/RGO复合材料的倍率性能。Fe_3O_4/RGO复合材料作为铁镍二次电池的负极材料在放电电流为120mAg~(-1)时放电容量高达623 mAh g~(-1),并且当放电电流从120 mAg~(-1)增加到1200mAg~(-1)时只有15%的容量损失。通过和纯Fe_3O_4对比发现,Fe_3O_4/RGO复合材料的放电容量及高倍率性能均优于空白Fe_3O_4。这些电化学性能的增强归功于还原氧化石墨烯增加了材料的比表面积和导电性。这种复合材料作为铁镍二次电池的负极材料有比较大的潜能。(本文来源于《河南师范大学》期刊2016-05-01）
胥亚楠,董艳影,王一菁,袁华堂,焦丽芳[5]（2015）在《Co_3O_4@rGO作为碱性二次电池负极材料的电化学性能研究》一文中研究指出碱性二次电池是一种高效的储能体系,具有高容量和反应可逆性好的优点。实验通过冷凝回流方法合成了性能优异的Co3O4@rG O材料。并且首次将Co3O4@rG O作为碱性二次电池负极材料进行电化学测试。研究发现,石墨烯可以有效地提高Co3O4材料的电化学活能,并改善其放电容量、循环稳定性和倍率性能。在放电电流为100 mA g-1时,Co3O4@rG O-20(石墨烯添加量为20mg)电极的最大放电容量可以达到511.4 mA h g-1,循环100周后容量保持率仍为89.1%。详细探讨了Co3O4@rG O电极的电化学反应机理。(本文来源于《中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——L能源材料化学》期刊2015-07-25）
李晶[6]（2015）在《碱性镍基二次电池高性能正极材料的设计合成与高温性能研究》一文中研究指出近年来,随着电动车产业的日益发展,碱性镍基二次电池的研究和开发成为目前能源体系的前沿课题之一。其高温性能的改进成为国内外科研工作者研究的一个焦点。目前,具有优异的电化学性能的球形氢氧化镍作为镍基电池的正极材料被广泛应用。然而,目前球形氢氧化镍难以满足动力电池高温要求,需要进一步提高其高温动力性能。此外,球形β-Ni(OH)2的实际容量已经基本达到其理论容量,已无上升的空间,其成本也很难降低。而铝代α-Ni(OH)2作为一种新型正极材料,不仅具有较高的理论容量,而且通过铝的取代可以减少镍的用量,极大的降低材料成本,倍受人们的关注,成为人们研究的热点。然而,α-Ni(OH)2的制备工艺不成熟,产品振实密度低,性能难以满足实用化要求,严重制约了其发展。研究α-Ni(OH)2的合成工艺对于镍基二次电池的不断发展具有重要的实质性意义。本论文针对球形氢氧化镍高温性能改进和α-Ni(OH)2的合成及性能研究两方面开展了相关研究,结果如下:1、氢镍二次电池高温性能的改进1)采用钨酸钠作为电解液添加剂对氢镍电池高温性能的影响和作用机制进行系统探索。通过多种技术手段对电解液组成对镍电极电化学性能的影响进行了研究。研究结果表明,无论在KOH电解液还是Na OH电解液中,Na2WO4都可以用作一种电解液添加剂来提高镍电极的高温性能。研究发现,在电解液中添加1.0 wt.%的Na2WO4,可以使得镍电极在70℃下的电化学性能得到明显改善。镍电极在KOH和Na OH电解液中表现出不同的电化学行为,这可能是由于两者的导电性和粘性的差异造成的。CV测试表明,Na2WO4的加入会提高镍电极的析氧电位,镍电极的充电接受能力也随之增强。稳态极化测试结果表明添加Na2WO4可以有效抑制KOH电解液中的析氧反应的发生。EIS测试表明,Na2WO4的加入同样有利于镍电极电子转移电阻降低。对于钨酸钠在镍电极高温性能改进中的作用机制,我们进行了初步探讨。XRD和SEM测试结果表明,添加钨酸钠后,镍电极表面形成了WO3·2H2O固态膜,从而提高了其析氧电位,减少析氧反应的发生,降低电子转移电阻,从而改善提高了其电化学性能。因此,Na2WO4是一种非常有应用前景的提高氢镍二次电池高温性能的电解液添加剂。2)首次提出以可溶性钙盐偏硼酸钙(CMB)为正极添加剂来提高氢镍二次电池的高温性能的设想。作为一种可溶性钙盐,偏硼酸钙非常容易在镍电极中分散均匀。采用多种测试手段对CMB对镍电极电化学性能的影响进行了系统研究。研究发现,通过添加CMB可以有效地提高氢镍电池的高温性能。与传统电极相比,无论是在室温还是高温条件下(70℃),该方法制得的镍电极表现出更高的放电容量,更好的高倍率放电能力和更优异的循环稳定性。EDX测试表明,钙元素是可以通过我们设计的简便的方法均匀混入到镍电极中的。CV和稳态极化测试结果表明,CMB可以有效地提高析氧电位,抑制氧气产生,减少氧气对镍电极的冲击,从而使电池的充电接受能力和质子扩散能力得到提高。与其他难溶钙盐(Ca CO3、Ca(OH)2、Ca F2)相比,CMB对氢镍电池的高温性能起到了更好的促进作用。2、新型高密度α-Ni(OH)2正极材料的设计合成和性能研究1)采用PAM辅助二次干燥法联合水热处理的方法成功制备出了高密度正极材料Al-代-α-Ni(OH)2。采用多种测试手段对样品的物理和电化学性能进行了表征。样品的振实密度达到了1.84 g cm-3,明显高于用传统共沉淀(CCP)法和水热(HT)法制备的α-Ni(OH)2样品。与商品球型Ni(OH)2相比,该方法制备的α-Ni(OH)2有着更优异的电化学性能,更好的反应可逆性,更高的质子扩散系数,更低的电子转移电阻,更大的放电容量以及更好的循环稳定性。在0.2和5C倍率下样品的放电容量分别达到315.0和255.2 m Ah g-1,体积比容量分别达到579.6和469.6 m Ah cm-3。研究发现,虽然水热法对样品的振实密度会造成一定的负面影响,但是短时间的水热仍然对提高样品的电化学性能起着至关重要的作用。这主要归因于水热过程中发生的NO3-与OH-的阴离子交换以及结晶度的提高。这种合成Al代α-Ni(OH)2的新方法操作非常简便,易于实现工业化生产。基于其较低的材料成本以及出色的电化学性能,新方法制备的Al代α-Ni(OH)2样品有望成为新一代的碱性镍基二次电池正极材料。2)通过PAM辅助二次干燥法成功合成出具有不同层间阴离子(NO3-、SO42-、Cl-、CO32-、OH-)的高密度Al代α-Ni(OH)2样品。对掺杂不同阴离子的五种样品的物理性能和电化学性能采用了多种测试方法进行了表征,并对不同层间阴离子对于α-Ni(OH)2微结构和电化学性能的影响进行了系统研究。结果表明,层间阴离子对Al代α-Ni(OH)2样品的层间距,结晶度和电化学性能均有至关重要的影响。随着层间阴离子半径(Cl-、NO3-、OH-、CO32-、SO42-)的依次递增,α-Ni(OH)2的层间距也随之增大。α-Ni(OH)2-Cl-样品的结晶度在五种样品中最高。层间阴离子对电极的活化过程也有着显着的影响。α-Ni(OH)2-Cl-材料的振实密度较高,并且其活化速度在所有样品中最快,基本可以满足商业化需要。所有测试结果表明,阴离子交换能力和阴离子半径的大小对样品的质子扩散速率有着重要影响。由于Cl-的离子交换能力更强,离子半径较小,α-Ni(OH)2-Cl-样品相对于其它样品有着更高的结晶度,在同样的测试条件下其表现出更好的充放电性能和更优异的循环能力。3)采用新颖的氯离子交换法成功地改善了高密度α-Ni(OH)2-NO3-的电化学性能。研究发现,Cl-可以通过室温离子交换和水热离子交换法引入到α-Ni(OH)2层间。在室温下进行阴离子交换可以保持前驱体较高的振实密度。水热离子交换会造成振实密度下降。与α-Ni(OH)2-NO3-相比,α-Ni(OH)2-Cl-样品表现出更快的活化速度,更好的高倍率性能及优异的循环稳定性。CV和EIS结果表明,这些性能的改进归因于其较高的质子扩散系数和较低的电子转移电阻。重要的是,该方法操作简便适用于工业化生产。因此,氯离子交换法是一种具有良好发展潜力的能有效提高α-Ni(OH)2电化学性能的新方法。(本文来源于《河南师范大学》期刊2015-04-01）
龙伟[7]（2013）在《锌镍碱性二次电池锌负极活性物质氧化锌的改性研究》一文中研究指出锌镍二次电池作为新一代绿色动力电池的代表,一直受到世界上电池能源研究者的关注。锌镍电池具有较高的工作电压和比能量、良好的高倍率放电性能、无记忆效应和绿色环保价廉等优势。然而,广泛的商业化推广锌镍电池还存在一些不足之处,需要相当大的工作加以改进。如锌镍电池的形变枝晶问题和锌电极在碱性体系中的溶解问题。这些都严重的影响着锌镍电池的循环寿命。针对这些难题,国内外学者作了大量的工作。这些工作主要分为叁类,第一类：添加添加剂以达到改善阳极材料或电解液的目的；第二类：隔膜的改进；第叁类：充放电制度的改进。为此,本论文通过对锌负极活性物质氧化锌的改性,成功合成了CeO2/ZnO复合材料以及碳包覆氧化锌材料,系统研究了该类负极材料对锌镍电池电化学性能的影响,并考察了使用不同碳源合成碳包覆氧化锌材料的微观结构与电化学性能的差异。采用一步水热法合成了CeO2/ZnO复合材料。通过XRD发现Ce02并没有进入ZnO的晶格,而且没有新相生成。EDS能谱说明了CeO2/ZnO表面元素组成为Ce, Zn, O。SEM图谱显示CeO2/ZnO在复合后晶粒尺寸明显增大,并且有部分CeO2包覆在氧化锌的表面。采用Tafel极化、循环伏安、恒流充放电循环电化学测试方法检测了CeO2/ZnO材料的电化学性能。与物理混合的CeO2与ZnO (ZMC)相比,CeO2/ZnO材料具有更正的腐蚀电位、更低的充电平台以及更高的放电平台。更重要的是CeO2/ZnO的循环性能明显优于ZMC。在50次循环过程中,ZMC电极的容量保持率下降至68%,而CeO2/ZnO电极的容量保持率分别高达96.7%,99.1%和95.2%。采用高能球磨法成功合成了不同碳源的碳包覆的氧化锌样品。通过SEM图谱发现碳包覆(碳源：葡萄糖、柠檬酸)样品与纯氧化锌样品有相近的晶粒尺寸与晶型。其颗粒尺寸在100-200nm之间。然而碳包覆(碳源：蔗糖)样品团聚程度很大,颗粒尺寸增大至2-6um。纯氧化锌样品的表面很光滑,而碳包覆样品颗粒表面由于碳层的存在变得非常粗糙。通过EDS能谱发现样品表面的碳含量不同。而通过XRD发现碳粒以无定形碳的形式存在。通过电化学测试发现,碳包覆样品有更加优异的电化学性能,并且能很大程度降低电极的欧姆电阻与反应电阻。其中,碳包覆(碳源：葡萄糖)样品电极拥有最强的抗腐蚀性能和充放电性能。通过循环性能测试,碳包覆样品电极的循环性能远远优于纯氧化锌样品电极。其电化学性能的提高可以归结于碳包覆样品表面独特的碳层结构。(本文来源于《中南大学》期刊2013-05-01）
范鑫铭[8]（2013）在《锌镍二次碱性电池新型负极活性物质的研究》一文中研究指出锌镍二次碱性电池因能量密度高,功率密度高,工作电压高,原材料来源广泛且便宜,生产和使用过程无环境污染等优点而倍受关注,这些优点也使得锌镍二次碱性电池成为新一代绿色动力电池的有力竞争者。然而,广泛的商业化推广锌镍二次碱性电池还存在一些不足之处,最主要的原因就是该类电池循环寿命短。研究发现,锌镍二次电池的循环寿命短主要源于锌负极的固有缺陷,如电极变形、枝晶生长、钝化、自腐蚀、自放电等。这些缺点的根源在于锌负极活性物质氧化锌在碱性电解液中的溶解和反复充放电过程中锌的不均匀分布。迄今为止,大多数研究主要针对于负极添加剂或者电解液添加剂,通过添加剂的特性抑制锌电极形变和降低氧化锌在碱液中的溶解度。虽然运用这种方法能使锌镍二次碱性电池的性能得到一定的提高,但仍不能有效的解决上述问题。针对上述问题,本论文研究了不同合成方法制备的锌铝水滑石新型电极材料对锌镍二次碱性电池电化学性能的影响；首次成功制备并引入氢氧化铟包覆锌铝水滑石作为锌负极活性物质,系统研究了该材料的电化学性能；此外,对锌铝镧水滑石作为新型电极材料的电化学性能也进行了重点的研究。采用共沉淀法和水热法制备锌铝水滑石。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱分析得出,利用共沉淀法和水热法都可以制备出实验所需的锌铝水滑石样品。但是两种方法制备的锌铝水滑石存在差别。水热法合成的样品结晶度高,均匀性良好且形貌相对规则。以该锌铝水滑石为负极活性物质模拟锌镍二次碱性电池具有较低的充电电压、较高的放电平台和优良的循环性能。采用共沉淀法制备铟包覆锌铝水滑石。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试表明In(OH)3成功包覆在锌铝水滑石表面,X射线能谱(EDS)结果表明样品中氢氧化铟的包覆量为2.5wt%(以In(OH)3计)。采用表面包覆氢氧化铟的锌铝水滑石为活性物质的锌负极,Tafel曲线测试结果表明其腐蚀电位相对于采用了物理混合氢氧化铟的锌铝水滑石的锌负极的腐蚀电位发生了正移,锌负极的抗腐蚀能力增强。采用表面包覆氢氧化铟的锌铝水滑石作为负极活性物质的电池经过50次循环后,电池放电容量为364.0mAh·g-1,其容量保持率为96.9%。采用水热法制备了不同摩尔比的锌铝镧水滑石。红外吸收光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明锌铝镧水滑石具有很高的结晶性和典型的六边形结构。经过400次循环后,采用Zn/Al/La=3/0.9/0.1的锌铝镧水滑石作为负极活性物质的电池放电容量为205.0mAh·g-1,其容量保持率为53.5%；采用Zn/Al/La=3/0.8/0.2的锌铝镧水滑石作为负极活性物质的电池放电容量为297.0mAh·g-1,其容量保持率为79.0%；采用Zn/Al/La=3/0.6/0.4的锌铝镧水滑石作为负极活性物质的电池放电容量为241.0mAh·g-1,其容量保持率为69.0%。结果发现,Zn/Al/La=3/0.8/0.2具有最稳定的循环性能。此外,循环伏安(CV)和Tafel曲线测试结果表明Zn/Al/La=3/0.8/0.2的锌铝镧水滑石具有较好的循环可逆性和较正的腐蚀电位。(本文来源于《中南大学》期刊2013-05-01）
颜攀敦[9]（2012）在《PAAS基凝胶电解质的制备及其在碱性二次电池中的应用》一文中研究指出近年来,随着对环境保护的要求及高性能电池的迫切需要,碱性二次电池特别是镍氢电池和镍锌电池以其高能量密度、高功率密度,且对环境无污染,迅速成为众多工作者的研究热点。目前,镍氢电池和镍锌电池一般采用KOH水溶液作为电解质,但由于液体电解质存在易干涸,泄漏,对电极产生腐蚀,且使用温度范围窄等缺点,人们试图用其他类型电解质来取代KOH水溶液。碱性聚合物凝胶电解质具有易合成、室温电导率高、聚合物基体材料丰富、成本较低等优点而进入研究工作者的视野。其中,聚丙烯酸聚合物电解质是目前研究的电导率最高的一种聚合物电解质,但因其含水量过高而机械性能较差。本文针对其机械性能不足,添加了纳米无机盐硅酸镁锂(MLS),制备了硅酸镁锂-聚丙烯酸钠(PAAS)-KOH-H2O凝胶电解质,并组装了镍氢电池和镍锌电池研究了其电池性能。首先,以硅酸镁锂和聚丙烯酸钠及氢氧化钾为原料,采用共混法制备了MLS-PAAS-KOH-H2O碱性凝胶电解质。采用交流阻抗、循环伏安技术对样品进行了研究。研究结果表明：室温时,MLS-PAAS-KOH-H2O凝胶电解质具有与6mol/L KOH溶液同一数量级别的电导率；在290K-330K温度范围内,MLS-PAAS-KOH-H2O凝胶电解质的电导率对温度的关系符合Arrhenius方程,计算的电导活化能大约为13.55kJ·mol-1;循环伏安曲线表明MLS-PAAS-KOH-H2O凝胶电解质有约1.6V的电化学稳定窗口。其次,以MLS-PAAS-KOH-H2O凝胶电解质组装模拟镍氢电池研究其电池性能。研究结果表明：分别以0.5C、1C、2C倍率放电时,放电容量大致相等；研究了以凝胶电解质和KOH水溶液组装的电池的电压降主要来源于凝胶电解质与电极之间的界面电阻；与以6mol/L KOH水溶液组装的镍氢电池相比,凝胶电解质电池具有更好的循环性能和荷电保持能力；Tafel极化测试表明,合金电极在凝胶电解质中的耐蚀能力更好；交流阻抗测试表明,凝胶电解质电池电极具有更低的电化学阻抗。最后,以MLS-PAAS-KOH-H2O凝胶电解质组装的镍锌电池测试其充放电性能、循环性能及荷电保持性能,结果表明：由于凝胶电解质能抑制锌和[Zn(OH)4]2-的溶解和扩散,削弱了锌电极的腐蚀、变形、自放电和锌枝晶的形成,使凝胶电解质电池具有较好的充放电性能、循环寿命及荷电保持性能；倍率放电测试表明,凝胶电解质电池在0.2C、0.5C、1C倍率放电时,性能与碱液电解质电池相当,2C倍率放电凝胶电解质电池性能不如碱液电解质电池；Tafel极化测试表明,锌电极在凝胶电解质中的抗腐蚀能力更好；循环伏安测试表明,锌电极在凝胶电解质中具有更好的可逆性及放电容量；交流阻抗测试表明,凝胶电解质电池锌电极具有稍高的欧姆阻抗RΩ和更低的电化学阻抗Rct。(本文来源于《中南大学》期刊2012-05-01）
胥亚楠,宋大卫,安翠华,王一菁,焦丽芳[10]（2012）在《钴酸锂掺杂S作为碱性二次电池负极材料的电化学性能研究》一文中研究指出目前,钴基材料作为碱性二次电池负极材料具有较好的电化学性能。本文将水热合成制备的钴酸锂掺杂S后应用于碱性二次电池的负极材料,并对其电化学性能进行了研究。制备的钴酸锂颗粒均匀,粒径大(本文来源于《中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集》期刊2012-04-13）
二次碱性电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,绿色二次电池作为一种新型高效的能源装置获得了与日俱增的关注。铁镍二次电池由于具有循环性能优异、制造成本低、环境友好等优点,被认为是未来较具竞争力的化学电源。当前,铁镍电池依旧存在充电效率低、极易钝化、析气严重、自放电、高倍率性能较差等缺点。因此,在一定程度上制约着其大规模商业化生产。针对上述铁镍电池存在的缺点,本论文主要进行了以下方面的研究:(1)新型FeS@RGO纳米复合材料的合成与研究:通过一个简单的环境友好的直接共沉淀法将FeS纳米粒子固定在还原氧化石墨烯纳米片上,制备出FeS@RGO纳米片复合材料,并将该新型材料首次用作碱性铁镍二次电池负极材料。形貌表征测试表明,FeS纳米粒子均一的、紧密的固定在还原氧化石墨烯纳米片的表面上。电性能测试表明,FeS/RGO电极在没有任何导电添加剂以及具有较高的活性物质负载量(约40 mg cm-2)的条件下,表现出了较好的高倍率充电/放电容量和优异的循环稳定性。在较高的充电/放电倍率5 C、10 C和20 C(6000 mA g-1)下,FeS@RGO电极的放电比容量分别为288 mAh g-1,258 mAh g-1和220 mAh g-1。值得一提的是,FeS@RGO电极在2 C充电/放电倍率下经过300次循环后,容量保持率仍达到87.6%,表现出超好的循环性能。FeS@RGO材料的优异的电化学性能主要来源于其具有较高的比表面积,较高的电导率和强健的薄片支撑结构。由于具有快速的充放电能力,FeS@RGO纳米复合材料非常适合作为高性能的碱性二次电池的负极材料。(2)新型Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料的合成与性能研究:通过简单的叁步法成功地制备出Fe_3O_4@Ni_3S_2微球,并将其作为一种新型铁镍电池负极材料。在这种复合材料中,Ni_3S_2纳米粒子紧密地包裹在Fe_3O_4微球的表面上。与纯的Fe_3O_4和Fe_3O_4@NiO微球相比,合成出的Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料表现出更好的高倍率性能。在1200 mA g-1较高的放电倍率下Fe_3O_4@Ni_3S_2电极的放电比容量为481.2 mAh g-1,而纯的Fe_3O_4电极的放电比容量仅为83.7 mAh g-1。此外,相对于纯的Fe_3O_4材料,Fe_3O_4@Ni_3S_2也表现出优异的循环稳定性。在120 mA g-1倍率下,Fe_3O_4@Ni_3S_2电极经过100次循环后,容量保持率高达95.1%,然而纯的Fe_3O_4电极的容量保持率仅为52.5%。可以得知,Ni_3S_2材料的包覆极大地改善了Fe_3O_4@Ni_3S_2电极的电化学性能。研究表明,Ni_3S_2涂层作为一个有益的添加剂,可以明显阻止Fe(OH)2钝化膜的形成,进而增强电极的电子导电性,提高电极反应的可逆性,同时一定程度上可以抑制铁负极析氢反应的发生。由于具有优异的电化学性能,Fe_3O_4@Ni_3S_2复合材料将会是一种很有前途的碱性铁镍二次电池的负极材料。(3)花状NiS的合成及其对铁电极电性能的影响:首先运用L-半胱氨酸辅助法合成花状NiS,并将NiS当作添加剂应用到铁镍二次电池的负极材料中,研究NiS添加剂对铁负极电化学性能的影响。与纯的四氧化叁铁电极相比,添加NiS的铁电极表现出较好的高倍率性能和循环稳定性,尤其是添加10%的NiS性能最佳。添加10%的NiS电极在6000 mA g-1较高倍率下的放电容量能达到352.1mAh g-1。并且,在600 mA g-1的倍率下经过100次循环后,其放电容量仍达到406.2 mAh g-1(对应的循环保持率为80.3%)。初步研究表明,NiS可以用作高效的电极添加剂,提高铁镍电池的倍率和循环性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
二次碱性电池论文参考文献
[1].尹富强.高性能碱性二次镍铁电池的构建及其电化学性能研究[D].西南大学.2018
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[4].李菲.高性能碱性二次电池铁基负极材料的合成及研究[D].河南师范大学.2016
[5].胥亚楠,董艳影,王一菁,袁华堂,焦丽芳.Co_3O_4@rGO作为碱性二次电池负极材料的电化学性能研究[C].中国化学会第九届全国无机化学学术会议论文集——L能源材料化学.2015
[6].李晶.碱性镍基二次电池高性能正极材料的设计合成与高温性能研究[D].河南师范大学.2015
[7].龙伟.锌镍碱性二次电池锌负极活性物质氧化锌的改性研究[D].中南大学.2013
[8].范鑫铭.锌镍二次碱性电池新型负极活性物质的研究[D].中南大学.2013
[9].颜攀敦.PAAS基凝胶电解质的制备及其在碱性二次电池中的应用[D].中南大学.2012
[10].胥亚楠,宋大卫,安翠华,王一菁,焦丽芳.钴酸锂掺杂S作为碱性二次电池负极材料的电化学性能研究[C].中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集.2012