本文主要研究内容
作者倪珂帆（2019）在《水体系锌离子电池锰基正极材料的构筑及性能》一文中研究指出：现代工业的迅猛发展造成化石能源的逐渐枯竭和环境的逐渐恶化,因此寻求清洁的可再生能源迫在眉睫。锂离子电池由于其高能量/功率密度已被广泛用于便携式电子设备,然而其安全性差和高成本等缺陷限制了其在电动汽车和储能电站等大规模储能装置中的应用。可充电水体系锌离子电池由于使用不可燃的水体系电解液而显示出低成本和高安全的优点,成为令人期许的锂离子电池的替代品。金属锌作为锌基电池负极材料具有高理论比容量(819 mAh g-1,低Zn2+/Zn氧化还原电位（相对于标准氢电极为-0.76V）,因此以金属锌为负极的可充电水体系锌离子电池显示出高比能量,且成本低、安全性好。本论文采用阳极/阴极电沉积和水热法分别构筑了MnO2纳米片阵列、多孔MnO2膜、Mn2O3和MnCO3立方块,并考查了其作为锌离子电池正极的电化学性能及储能机理。（1）阳极电沉积法制备MnO2,调节电沉积温度来调控MnO2形貌。XRD结果显示不同沉积温度下制备的样品均为α-MnO2。SEM结果显示随着电沉积温度升高,MnO2由纳米粒子先转变为纳米纤维,最后变成纳米片。电化学测试显示,10℃-MnO2在1.8A g-1的电流密度下循环1200次容量保持率接近100%,相比与其他温度下制备的MnO2性能最优异。通过比较EIS图谱,10℃-MnO2的离子扩散系数最大,并且内阻随着反应的进行逐渐变小。（2）阴极电沉积法制备MnO2,调节沉积电流和热处理温度来探究其对电化学性能的影响。XRD结果显示h-MnO2的衍射峰更加明显,说明热处理后样品的结晶度增强。SEM和TEM结果显示制备的样品为薄膜状态,并且h-MnO2薄膜表面变得更加粗糙并且有微孔存在,这样增大了电解液和电极材料的面积。电化学测试显示,当沉积电流为3 mA时,所制备的MnO2在1.8 A g-1的电流密度下循环1000次而容量未发生衰减,此沉积条件下制备的MnO2膜性能最佳;对此条件下制备的MnO2进行热处理得到h-MnO2,在1.8 A g-1的电流密度下循环至1500次容量保持为94 mAh g-1;在6.0 A g-1的高电流密度下循环至3000次时,MnO2容量为32.2 mAh g-1,而h-MnO2高达45.3 mAh g-1。（3）水热法制备微米级多孔Mn2O3立方块,首先制备出MnCO3前驱体,然后通过调节热处理温度制备出结构稳定的多孔Mn2O3立方块,最后对其表面包覆碳,探究包覆改性对电化学性能的影响。XRD显示450℃热处理后,样品为MnCO3和Mn2O3的混合物,480℃以上为纯的Mn2O3,包覆碳后样品的性质没有变化,初步说明碳层是非晶的。SEM显示550℃热处理的Mn2O3是致密多孔结构,所以对其包覆碳,包覆后表面变得更加光滑,并且EDS表征结果显示未包覆之前没有碳元素,包覆之后有碳元素的出现。电化学性能显示,550℃-Mn2O3@C具有更好的循环性能和容量保持率,在0.3 A g-1电流密度下循环250次,其容量最高可达250 mAh g-1;在1.8 A g-1电流密度下循环2000次,容量仍然保持在125 mAh g-1,容量的保持率接近100%。（4）水热法制备微米级MnCO3立方块,并将它首次引入可充电水体系锌离子电池中。当用作水体系锌离子电池的正极材料时,MnCO3立方块具有优异的循环稳定性。在1.8 A g-1电流密度下循环5000次后,基于最大值(97.6 mAh g-1容量保持率约79.1%。此外,研究了其结构和形态演变,探讨其对电化学循环的影响。在充电结束后,MnCO3部分地变成MnO2,同时纳米片和较小的亚纳米片在循环过程中连续出现在MnCO3立方块中,这有利于减少离子转移距离。由于简单的合成方法和优越的循环性,本研究可为锌离子电池在大型储能器件中的大规模应用提供新的可能性。
Abstract
xian dai gong ye de xun meng fa zhan zao cheng hua dan neng yuan de zhu jian ku jie he huan jing de zhu jian e hua ,yin ci xun qiu qing jie de ke zai sheng neng yuan pai zai mei jie 。li li zi dian chi you yu ji gao neng liang /gong lv mi du yi bei an fan yong yu bian xie shi dian zi she bei ,ran er ji an quan xing cha he gao cheng ben deng que xian xian zhi le ji zai dian dong qi che he chu neng dian zhan deng da gui mo chu neng zhuang zhi zhong de ying yong 。ke chong dian shui ti ji xin li zi dian chi you yu shi yong bu ke ran de shui ti ji dian jie ye er xian shi chu di cheng ben he gao an quan de you dian ,cheng wei ling ren ji hu de li li zi dian chi de ti dai pin 。jin shu xin zuo wei xin ji dian chi fu ji cai liao ju you gao li lun bi rong liang (819 mAh g-1,di Zn2+/Znyang hua hai yuan dian wei （xiang dui yu biao zhun qing dian ji wei -0.76V）,yin ci yi jin shu xin wei fu ji de ke chong dian shui ti ji xin li zi dian chi xian shi chu gao bi neng liang ,ju cheng ben di 、an quan xing hao 。ben lun wen cai yong yang ji /yin ji dian chen ji he shui re fa fen bie gou zhu le MnO2na mi pian zhen lie 、duo kong MnO2mo 、Mn2O3he MnCO3li fang kuai ,bing kao cha le ji zuo wei xin li zi dian chi zheng ji de dian hua xue xing neng ji chu neng ji li 。（1）yang ji dian chen ji fa zhi bei MnO2,diao jie dian chen ji wen du lai diao kong MnO2xing mao 。XRDjie guo xian shi bu tong chen ji wen du xia zhi bei de yang pin jun wei α-MnO2。SEMjie guo xian shi sui zhao dian chen ji wen du sheng gao ,MnO2you na mi li zi xian zhuai bian wei na mi qian wei ,zui hou bian cheng na mi pian 。dian hua xue ce shi xian shi ,10℃-MnO2zai 1.8A g-1de dian liu mi du xia xun huan 1200ci rong liang bao chi lv jie jin 100%,xiang bi yu ji ta wen du xia zhi bei de MnO2xing neng zui you yi 。tong guo bi jiao EIStu pu ,10℃-MnO2de li zi kuo san ji shu zui da ,bing ju nei zu sui zhao fan ying de jin hang zhu jian bian xiao 。（2）yin ji dian chen ji fa zhi bei MnO2,diao jie chen ji dian liu he re chu li wen du lai tan jiu ji dui dian hua xue xing neng de ying xiang 。XRDjie guo xian shi h-MnO2de yan she feng geng jia ming xian ,shui ming re chu li hou yang pin de jie jing du zeng jiang 。SEMhe TEMjie guo xian shi zhi bei de yang pin wei bao mo zhuang tai ,bing ju h-MnO2bao mo biao mian bian de geng jia cu cao bing ju you wei kong cun zai ,zhe yang zeng da le dian jie ye he dian ji cai liao de mian ji 。dian hua xue ce shi xian shi ,dang chen ji dian liu wei 3 mAshi ,suo zhi bei de MnO2zai 1.8 A g-1de dian liu mi du xia xun huan 1000ci er rong liang wei fa sheng cui jian ,ci chen ji tiao jian xia zhi bei de MnO2mo xing neng zui jia ;dui ci tiao jian xia zhi bei de MnO2jin hang re chu li de dao h-MnO2,zai 1.8 A g-1de dian liu mi du xia xun huan zhi 1500ci rong liang bao chi wei 94 mAh g-1;zai 6.0 A g-1de gao dian liu mi du xia xun huan zhi 3000ci shi ,MnO2rong liang wei 32.2 mAh g-1,er h-MnO2gao da 45.3 mAh g-1。（3）shui re fa zhi bei wei mi ji duo kong Mn2O3li fang kuai ,shou xian zhi bei chu MnCO3qian qu ti ,ran hou tong guo diao jie re chu li wen du zhi bei chu jie gou wen ding de duo kong Mn2O3li fang kuai ,zui hou dui ji biao mian bao fu tan ,tan jiu bao fu gai xing dui dian hua xue xing neng de ying xiang 。XRDxian shi 450℃re chu li hou ,yang pin wei MnCO3he Mn2O3de hun ge wu ,480℃yi shang wei chun de Mn2O3,bao fu tan hou yang pin de xing zhi mei you bian hua ,chu bu shui ming tan ceng shi fei jing de 。SEMxian shi 550℃re chu li de Mn2O3shi zhi mi duo kong jie gou ,suo yi dui ji bao fu tan ,bao fu hou biao mian bian de geng jia guang hua ,bing ju EDSbiao zheng jie guo xian shi wei bao fu zhi qian mei you tan yuan su ,bao fu zhi hou you tan yuan su de chu xian 。dian hua xue xing neng xian shi ,550℃-Mn2O3@Cju you geng hao de xun huan xing neng he rong liang bao chi lv ,zai 0.3 A g-1dian liu mi du xia xun huan 250ci ,ji rong liang zui gao ke da 250 mAh g-1;zai 1.8 A g-1dian liu mi du xia xun huan 2000ci ,rong liang reng ran bao chi zai 125 mAh g-1,rong liang de bao chi lv jie jin 100%。（4）shui re fa zhi bei wei mi ji MnCO3li fang kuai ,bing jiang ta shou ci yin ru ke chong dian shui ti ji xin li zi dian chi zhong 。dang yong zuo shui ti ji xin li zi dian chi de zheng ji cai liao shi ,MnCO3li fang kuai ju you you yi de xun huan wen ding xing 。zai 1.8 A g-1dian liu mi du xia xun huan 5000ci hou ,ji yu zui da zhi (97.6 mAh g-1rong liang bao chi lv yao 79.1%。ci wai ,yan jiu le ji jie gou he xing tai yan bian ,tan tao ji dui dian hua xue xun huan de ying xiang 。zai chong dian jie shu hou ,MnCO3bu fen de bian cheng MnO2,tong shi na mi pian he jiao xiao de ya na mi pian zai xun huan guo cheng zhong lian xu chu xian zai MnCO3li fang kuai zhong ,zhe you li yu jian shao li zi zhuai yi ju li 。you yu jian chan de ge cheng fang fa he you yue de xun huan xing ,ben yan jiu ke wei xin li zi dian chi zai da xing chu neng qi jian zhong de da gui mo ying yong di gong xin de ke neng xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自长安大学的倪珂帆，发表于刊物长安大学2019-11-04论文，是一篇关于水体系电池论文,锌离子电池论文,二氧化锰论文,三氧化二锰论文,碳酸锰论文,长安大学2019-11-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自长安大学2019-11-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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