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Al/AgO电池正极材料的制备及性能研究

作　者: 谷芝元
导　师: 鲁道荣
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: Al/AgO电池碱性聚合物电解质离子电导率恒流充放电添加剂
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
引　用: 1次
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内容摘要

Al/AgO电池是目前已知水溶液电池中比容量最高的电池,其理论比容量为378Ah/g,在野外便携装置、应急电源、备用电源、机动车辆等方面得到广泛的应用。本文采用化学法制备AgO正极材料,并对其结构和性能进行研究。在电解液中加入不同的添加剂来改善Al/AgO电池的放电性能。采用自然延流法制备PVA基碱性聚合物电解质,并对其结构和性能进行研究。对不同电解质的Al/AgO电池进行了充放电测试,考察了恒流充放电对Al/AgO电池性能的影响。研究结果表明:采用化学法制备的AgO正极材料纯度达到98.4%,是单斜晶系,具有一定的电化学可逆性。当制备的碱性聚合物电解质组成m(PVA):m(KOH):m(PAAS):m(Al2O3) =1:1:1/7:1/10时,具有最高的室温离子电导率为0.116Scm-1 ,吸液率为275.4%,电化学稳定窗口为2.0V,满足作为Al/AgO电池电解质的需要。碱性电解液中加入NaAlO2能够提高电池低倍率放电性能,0.1C倍率放电条件下,电池比容量为从282mAh/g增至337mAh/g。在电解液中加入NaCl可以改善Al/AgO电池高倍率放电性能,以3C倍率放电时,电池的比容量从225mAh/g增加至260mAh/g。以5C倍率放电,电池的比容量从185mAh/g增加至222mAh/g。对Al/AgO电池进行恒流充放电测试表明,碱性液体电解质(4mol/L NaOH +3.5%NaCl)电池首次放电比容量为352mAh/g,20次循环之后仅为1.44mAh/g。碱性聚合物电解质(m(PVA):m(KOH):m(PAAS):m(Al2O3) =1:1:1/7:1/10)Al/AgO电池首次放电比容量为241mAh/g,20次充放电循环后,其比容量仍然保持在156mAh/g。碱性聚合物电解质能够改善Al/AgO电池的循环性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-20
  1.1 化学电源  13-15
    1.1.1 化学电源的起源和发展  13
    1.1.2 化学电源的特点及应用  13-14
    1.1.3 化学电源的基本构造和分类  14-15
  1.2 氧化银电池  15-17
    1.2.1 氧化银电池的起源和发展  15-16
    1.2.2 氧化银电池的基本原理  16
    1.2.3 氧化银电池的特点和应用  16-17
    1.2.4 铝负极在电池中的应用  17
  1.3 碱性聚合物电解质  17-19
    1.3.1 碱性聚合物电解质的基本原理  17-18
    1.3.2 碱性聚合物电解质的改性研究  18
    1.3.3 碱性聚合物电解质的特点和应用  18-19
  1.4 本论文研究目的和内容  19-20
第二章实验部分  20-25
  2.1 主要化学试剂  20-21
  2.2 主要实验设备  21
  2.3 正极制备及电池组装  21
  2.4 实验测试方法  21-25
    2.4.1 X 射线衍射法（XRD）  21-22
    2.4.2 扫描电子显微法（SEM）  22
    2.4.3 透射电子显微法（TEM）  22
    2.4.4 示差扫描量热法（DSC）  22-23
    2.4.5 充放电测试法  23
    2.4.6 交流阻抗测试法  23-24
    2.4.7 循环伏安测试法  24-25
第三章过氧化银正极材料的制备及表征  25-32
  3.1 过氧化银的制备与分析  25-29
    3.1.1 过氧化银的制备工艺  25-26
    3.1.2 过氧化银的纯度分析  26
    3.1.3 温度对过氧化银制备的影响  26
    3.1.4 时间对过氧化银制备的影响  26-27
    3.1.5 氢氧化钠用量对过氧化银制备的影响  27
    3.1.6 过硫酸钾用量对过氧化银制备的影响  27-28
    3.1.7 过氧化银制备的优化条件研究  28-29
  3.2 过氧化银的表征  29-31
    3.2.2 过氧化银的XRD 测试  29
    3.2.3 过氧化银的TEM 测试  29-30
    3.2.4 过氧化银的电化学可逆性  30-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章碱性溶液电解质Al/AgO 电池  32-41
  4.1 碱性溶液电解质中NaAlO_2 加入对Al/AgO 电池性能的影响  32-35
    4.1.1 NaAlO_2 浓度对Al/AgO 电池放电性能的影响  32-33
    4.1.2 放电倍率对Al/AgO 电池放电性能的影响  33-34
    4.1.3 温度对Al/AgO 电池放电性能的影响  34-35
  4.2 碱性溶液电解质中NaCl 加入对电池性能的影响  35-37
    4.2.1 NaCl 浓度对Al/AgO 电池电池放电性能的影响  35
    4.2.2 放电倍率对Al/AgO 电池电池放电性能的影响  35-36
    4.2.3 温度对Al/AgO 电池放电性能的影响  36-37
  4.3 扣式电池和圆柱电池  37-40
    4.3.1 扣式电池  37-39
      4.3.1.1 扣式电池的组装  37-38
      4.3.1.2 扣式电池的放电性能  38-39
    4.3.2 圆柱电池  39-40
      4.3.2.1 圆柱电池的组装  39
      4.3.2.2 圆柱电池的放电性能  39-40
  4.4 本章小结  40-41
第五章碱性聚合物电解质Al/AgO 电池  41-52
  5.1 碱性聚合物电解质的制备  41-42
  5.2 碱性聚合物电解质的性能测试  42-46
    5.2.1 碱性聚合物电解质的电导率测试  42-43
      5.2.1.1 PAAS 加入量对碱性聚合物电解质电导率的影响  42-43
      5.2.1.2 Al_2O_3 加入量对碱性聚合物电解质电导率的影响  43
    5.2.2 碱性聚合物电解质的吸液率测试  43-45
      5.2.2.1 PAAS 加入量对碱性聚合物电解质吸液率的影响  44
      5.2.2.2 Al_2O_3 加入量对碱性聚合物电解质吸液率的影响  44-45
    5.2.3 碱性聚合物电解质的电化学稳定窗口的测试  45-46
  5.3 碱性聚合物电解质的表征  46-49
    5.3.1 碱性聚合物电解质的XRD 分析  46-47
    5.3.2 碱性聚合物电解质的SEM 分析  47-48
    5.3.3 碱性聚合物电解质的DSC 分析  48-49
  5.4 碱性聚合物电解质Al/AgO 电池电化学性能测试  49-51
    5.4.1 放电倍率对Al/AgO 电池放电性能的影响  49-50
    5.4.2 温度对Al/AgO 电池放电性能的影响  50-51
  5.5 本章小结  51-52
第六章Al/AgO 电池的恒流充放电研究  52-59
  6.1 放电次数对Al/AgO 电池比容量的影响  52-53
  6.2 添加新电解液对Al/AgO 电池比容量的影响  53
  6.3 Al/AgO 电池的恒流充放电研究  53-57
    6.3.1 不同电解质Al/AgO 电池的首次充放电曲线  53-54
    6.3.2 不同电解质对Al/AgO 电池循环性能的影响  54-55
    6.3.3 不同电解质Al/AgO 电池的交流阻抗图  55-56
    6.3.4 不同电解质Al/AgO 电池负极XRD 分析  56-57
  6.4 本章小结  57-59
第七章结论  59-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65-66

Al/AgO电池正极材料的制备及性能研究

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