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柔性锌离子电池钒基正极的制备及电化学性能研究毕业论文

 2021-12-30 08:12  

论文总字数:20826字

摘 要

本课题介绍了锌离子电池的发展现状,柔性锌离子电池的开发面临的一系列科学和技术上的难题。由于锌离子电池的正极材料存在着容量和寿命偏低等问题。由此引出对锌离子电池高效钒基正极的设计,首先对水系锌离子电池的研究背景、发展现状、特点及储能机理进行了概述;同时描述了锌离子电池V2O5/CC正极材料的结构特点与优势;然后介绍本课题采用的实验药剂和仪器,实验的流程及产物的测试;再通过控制不同溶剂配比,制备不同结构形貌的V2O5/CC,分析其电化学性能,选出性能最优的一组,组装成柔性电池测试其电化学性能。总结出柔性锌离子电池钒基正极材料具有良好的循环性能和倍率性能。并且得出不同实验条件对V2O5/CC正极材料形貌性能的影响。由于制备的V2O5/CC是由许多薄片状的V2O5复合在碳纤维形成的,这些薄片间具有较短的离子迁移距离,同时由于碳基底具有良好的导电性,能很好的提升电池的容量和稳定性。因此,V2O5/CC这类复合正极是具有发展前景的,对V2O5/CC这类钒基正极的研究是很有必要的。

 

关键词:水系锌离子电池;五氧化二钒;正极材料;电化学性能

 

 

 

 

 

 

Preparation and electrochemical properties of vanadium - based anode for flexible zinc ion batteries

Abstract

This paper introduces the development status of zinc-ion battery and a series of scientific and technical problems in the development of flexible zinc-ion battery. Because the positive electrode material of zinc ion battery has small capacity and long life. This leads to the design of high efficiency vanadium based anode for zinc-ion battery. Firstly, the research background, development status, characteristics and energy storage mechanism of water system zinc-ion battery are summarized. The structural characteristics and advantages of zinc ion cell V2O5/CC anode material are also described. Then it introduces the experimental agents and instruments, the process of the experiment and the test of the product. Then, V2O5/CC with different structure morphology was prepared by controlling different solvent ratio, and its electrochemical performance was analyzed. The group with the best performance was selected and assembled into a flexible battery to test its electrochemical performance. It is concluded that the vanadium based anode material of flexible zinc ion battery has good cycling performance and multiplier performance. The influence of different experimental conditions on the morphology and properties of V2O5/CC anode material was also obtained. As the prepared V2O5/CC is formed by many thin sheets of V2O5 composite in carbon fiber, these thin sheets have a short ion migration distance between them. Therefore, V2O5/CC composite positive poles are promising, and it is necessary to study V2O5/CC vanadium base positive poles. 

Key Words: Aqueous zinc ion battery; positive electrode material; Vanadium pentoxide; electrochemical property

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 水系锌离子电池的发展现状 1

1.2 水系锌离子电池的工作原理 3

1.3 锌离子电池常用的制备方法 3

1.4 本课题的研究内容和预期目标 3

1.4.1 本课题的研究内容 3

第二章 实验方案设计 7

2.1 主要实验试剂和仪器 7

2.1.1 主要实验试剂 7

2.1.2 主要实验设备 7

2.2 实验方案及流程 8

2.2.1 实验方案 8

2.2.2 实验流程 9

2.3 物质表征方法 10

2.3.1 物相分析 10

2.3.2 SEM分析 10

2.4 电化学性能测试方法 10

2.4.1 电池的制备和组装 10

2.4.2 充放电循环稳定性测试 11

2.4.3循环伏安测试 11

2.4.4 放电倍率性能测试 11

第三章 V2O5/CC正极材料的制备与表征 12

3.1 实验思路 12

3.2实验内容 12

3.2.1 VS4的制备 12

3.2.2 V2O5/CC的制备 12

3.3 物质表征 14

3.3.1 V2O5/CC的表征 14

3.3.2 不同形貌V2O5/CC 表征 15

第四章 全固态电池制备与电化学性能测试 18

4.1 全固态锌离子电池的制备 18

4.1.1 钒基正极的制备 18

4.1.2 Zn负极的制备 18

4.1.3 凝胶电解质的制备 18

4.1.4 电池的组装 18

4.2 电化学性能测试 18

4.2.1 循环伏安测试 19

4.2.2 恒流充放电测试 21

4.2.3 放电长循环测试 22

4.2.4 放电倍率性能测试 23

4.2.5 交流阻抗谱测试 24

结论 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 引言

1.1 水系锌离子电池的发展现状

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