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锌-空气/锌镍混合电池设计与性能研究
| 论文题名： | 锌-空气/锌镍混合电池设计与性能研究 |
| 关键词： | 新能源汽车;锌-空气电池;锌镍混合电池;结构设计;纳米复合电极材料 |
| 摘要： | 锌-空气电池具有能量密度高、成本低以及安全性好等优点；锌镍电池具有单体电压高、可高倍率充放电等优点。从单体水平将这两种电池结合起来形成的一种新型混合电池能够同时具有锌-空气电池与锌镍电池的双电池特征，从而可以为新能源汽车动力电池的研究提供一种新的思路。要实现锌-空气/锌镍混合电池的双电池特性，具有实现两种电池反应功能的高性能电极材料的设计合成是关键。本文首先针对锌-空气电池对空气正极的性能要求，设计并合成了一系列具有氧还原/氧生成（ORR/OER）催化功能的Co@NC-X纳米材料，然后以具有最优ORR/OER性能的Co@NC-850为基础，再针对锌镍电池对正极材料的性能要求，进一步合成出一种新型的Co@NC-850/Ni(OH)2纳米复合电极材料。该复合电极材料既具有锌-空气电池反应所需要的ORR/OER催化性能，又具有锌镍电池反应所需要的氧化-还原反应能力。同时，本论文还开展了混合电池结构的设计研究，根据电池设计准则设计并组装了一种具有平面垂直式结构的混合电池系统，并在此基础上对基于Co@NC-850/Ni(OH)2纳米复合电极材料的混合电池性能进行了系统研究。全文具体内容如下： （1）首先针对锌-空气电池对空气正极的性能研究，采用化学液相合成加高温煅烧处理的方法合成了一系列具有氧还原/氧生成（ORR/OER）催化功能的Co@NC-X纳米材料，物性表征分析和电化学性能测试结果表明煅烧处理反应温度会对Co@NC-X纳米材料所得材料的形貌、微观结构及电化学性能产生巨大影响，当煅烧处理温度为850℃时，所合成出的Co@NC-850具有最优的ORR/OER性能，然后以Co@NC-850材料为基础，针对锌镍电池对正极材料的性能要求，进一步合成出了一种新型的Co@NC-850/Ni(OH)2纳米复合电极材料，该复合电极材料既具有锌-空气电池反应所需要的ORR/OER催化性能，又具有锌镍电池反应所需要的氧化-还原反应能力。 （2）开展了混合电池结构的设计研究。根据电池设计准则设计并组装了一种具有平面垂直式结构的混合电池，并在此基础上对基于Co@NC-850/Ni(OH)2纳米复合电极材料的混合电池性能进行了研究，依次采用小功率的LED灯以及大功率的台灯风扇装置对混合电池进行实际放电性能研究，该混合电池表现出了锌-空气电池与锌镍电池的双电池特征，同时具有高电压、高功率密度和高能量密度的特点。 |
| 作者： | 周敏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈广义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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