导读:本文包含了金属空气电池论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:电池,空气,金属,多孔,催化剂,电动汽车,燃料电池。
金属空气电池论文文献综述
张诗雨[1]（2019）在《高温熔盐金属空气电池及其电解质和电极材料的研究》一文中研究指出针对能源短缺和环境污染的问题,寻找清洁的可再生能源成为当今科学研究热点之一。目前,以太阳能/风能为代表的清洁能源已经在很多地区得到推广,相比于传统的火力发电,太阳能/风能发电有着极大的优势,但是,太阳能/风能发电的间歇性、波动性以及并网发电的调频和调峰问题至今尚难解决,为了顺利实现太阳能/风能并入电网,研究能够用于大规模储电的储能电池技术具有重要的意义,常见的储能技术有机械储能、热储能、电器储能、化学储能和电化学储能,其中,电化学储能技术在近些年受到人们的广泛关注。金属空气电池因其具有能量密度高、电池结构简单、成本低等优势,在电动汽车、便捷式电源以及大型储能方面有着广阔的应用前景,成为当今发展清洁能源、可持续发展的重要方向。但是,金属空气电池又存在电池不易密封、电解质不稳定以及电极钝化的问题,使得电池的应用受到了限制。本课题尝试以高温熔盐作为电解质,从电池器件设计与加工层面上针对性改善和解决电池密封和电极不稳定的问题。分别从电解质结构创新和电极材料加工制造两个方面着手,通过添加具有传导离子和隔绝熔盐作用的固体电解质以及凝胶注模成型高温导电陶瓷电极为主要研究内容,具体分为以下两个方面:(1)以高温熔融盐和固体氧化物作为电解质的双电解质体系,研究以熔融碳酸锂和YSZ双电解质的铁空电池的电池组装、机理及其循环充放电性能。利用XRD、XANES、穆斯堡尔谱、循环伏安法等表征手段研究了电化学反应机理,利用恒电流充放电、恒电流充电恒功率放电等模式研究了电池的能量密度、功率密度以及电池的循环稳定性。(2)利用琼脂作为粘结剂的凝胶注模成型方法得到了LSM块体,研究了琼脂浓度和烧结温度对块体成型的影响,利用XRD、SEM、TEM、BET、压汞等表征手段研究了块体的微观结构和性能。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》期刊2019-06-01）
孙长琪[2]（2019）在《镍钴金属基锌—空气电池的制备及性能研究》一文中研究指出化石燃料的快速消耗以及由此所带来的环境污染问题,使可持续的能量收集、存储以及转换装置在能源的可持续发展中显得尤为重要。锌-空气电池由于具有极高的理论能量密度和比容量受到越来越多的关注。在可充电锌-空气电池工作过程中,电极上发生的反应分别为氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)。迄今为止,能有效促进ORR的催化剂是Pt/C及其合金,而对于OER则是Ir,Ru以及它们的氧化物。这些贵金属材料,由于它们的稀缺性以及较差的稳定性严重限制了它们的大规模实际应用。因此,锌-空气电池发展的关键因素是能够找到低成本,高活性和高稳定性的双功能催化剂。本论文主要由以下几个方面的工作构成。1、本论文通过简单的硒化过程,将NiCo_2O_4纳米片转变成多孔结构的(Ni,Co)Se_2纳米片,同时调节了样品的电导率和比表面积。与NiCo_2O_4纳米片相比,多孔(Ni,Co)Se_2纳米片表现出了高效的OER和ORR电催化活性。电化学测试结果表明,(Ni,Co)Se_2多孔纳米片基锌-空气电池具有稳恒的1.38 V的开路电压。在充放电循环的测试中,它的充电电压为1.98 V,放电电压为1.17 V,并且经过140多个小时的充放电循环测试后,电池的充放电性能并没有表现出很明显的衰减,表明该电池具有良好的充放电循环稳定性。在5 mA/cm~2的电流密度下测试的该电池的比容量为770 mAh/g。以上结果表明,多孔(Ni,Co)Se_2纳米片可以作为一种优异的可充电锌-空气电池的空气阴极材料。2、利用一步烧结法制备了Ni/Co合金和N掺杂的碳纳米管复合的材料(NiCo@N-CNT)。由于该复合材料所具有的核壳结构以及内部的双金属电子协同效应,表现出了比单一金属样品更优异的析氧及氧还原催化活性。使用NiCo@N-CNT复合材料作为空气阴极材料组装的可充电锌-空气电池具有较大的开路电压(1.46 V),较大的比容量(760 mAh/g),优异的充放电性能(充电时为1.95 V,放电时为1.24 V)以及出色的充放电循环稳定性(100小时以上)。这些结果表明,该材料可以作为未来锌-空气电池的双功能电催化剂。(本文来源于《兰州大学》期刊2019-06-01）
龚昊[3]（2019）在《电动汽车用金属—空气电池的研制及性能测试》一文中研究指出燃油汽车所带来的环境污染以及造成不可再生能源的短缺是当今汽车工业发展进程中遇到的两大难题。探寻一种资源丰富、环境友好型的绿色能源作为汽车动力源是该领域研究人员亟需解决的问题。本文从对汽车动力能源特性要求的角度出发,通过对现有车载动力电池性能对比分析,遴选出镁-空气电池作为研究对象,对其进行研制与性能测试研究。首先,采用正交试验的方法,主要研究了空气电极制备工艺对镁-空气电池放电性能的影响,放电测试结果表明,当组分占比中Mn O2为80%、导电炭黑为10%,超声20min左右,干燥温度在120℃,电解液浓度为10%时,空气电极性能最佳。基于最佳的空气电极制备工艺,按照空气电极面积大小,制备两种规格镁-空气电池电池组,电池组最大输出功率分别可达7.225W和18.501W,并将电池组搭载于电动车模型进行实际验证。其次,建立镁-空气电池热特性模型,结合单体电池测试数据,利用流体动力学软件对单体电池在同一环境温度下不同倍率放电时的温度场分布进行热特性分析,仿真结果显示,随着放电倍率的增大,电池的温升速率也在增大,温度最高区域集中在电池中心。最后,结合镁-空气电池放电产物及其热特性分析,对电池壳体进行优化,设计了一种温度可控式循环冷却壳体结构。(本文来源于《西安石油大学》期刊2019-05-30）
王焕锋[4]（2019）在《金属空气电池双功能正极催化剂的制备及电化学性能研究》一文中研究指出化石燃料的极速消耗及日益严峻的生态危机使得人们对可持续的能量转换及储能设备的需求逐步增加。在这些能源设备中,金属空气电池由于其环境污染小、转换率高、能量密度高等优点而被认为最有竞争力的一种能源设备。锌空气电池和锂空气电池作为最常见的两种金属空气电池,锂空气电池具有超高的理论能量密度,锌空气电池具有能量密度高、环境友好、生产成本低、安全性高等特点,其研究和开发对未来大规模储能和电动车领域的发展具有重要的科学意义和实用价值。然而,受限于金属空气电池的空气正极反应动力学和传质动力学缓慢、电极稳定性差等因素,金属空气电池的潜在优势难以发挥,其中空气正极材料和结构是制约其发展的技术难题。因此开发具有高催化活性、良好导电性的适用于金属空气电池的新型空气正极催化剂对于提高电池的性能(能量转换效率、倍率性能、循环寿命等)及缓解能源问题至关重要。本论文围绕新型双功能正极催化剂开展了一系列工作,通过选用导电性能强的具有多孔结构的金属作为基底,在贵金属中引入贱金属形成双金属或叁元合金结构纳米材料,通过设计不同形貌及尺寸的合金纳米金属,将纳米多孔金属的高导电性、高化学结构稳定性和贵金属合金高催化活性有效结合,实现了高催化活性、高稳定性、长循环寿命与贵金属经济性的自支撑结构的纳米多孔金属基复合双功能空气正极催化剂的制备,结果如下:(1)采用原位氧化、还原的方法在泡沫铜(CuF)上生长纳米合金制备得到叁维自支撑结构的PtRuCu叁元合金/Cu纳米针包覆的泡沫铜双功能催化剂(PtRuCu/CuNN/CuF),并将该催化剂直接应用于锌空气电池正极,克服了传统电极制备使用粘结剂带来的电极机械稳定性差、催化剂易脱落、电极重等一系列问题。制备的叁维结构双功能催化剂具有独特的组成优势:PtRuCu合金的优异的催化活性,贱金属的导电性高,Cu纳米针/泡沫Cu的多孔结构和自支撑结构。电催化测试结果表明该催化剂具有优异的ORR、OER活性和化学稳定性。在锌空气电池性能测试中,显示出过电势低(0.24 V)、比容量高(782.9 mAh g~(-1))、倍率性能高、循环稳定性好(120 h)、机械可再充能力强等优异的电催化性能。(2)采用静电纺丝法制备了一种自支撑结构的PdNi二元合金包覆的Ni无纺布的纳米多孔金属基正极催化剂(PdNi/NiNF),制备的金属基正极催化剂具有孔结构丰富、化学稳定性和机械稳定性高、导电性强、电催化活性高的特点,有效减少了在锂空气电池中使用传统碳基催化剂产生的副反应。用作锂空气电池正极,与已报道的典型的非碳正极催化剂相比(通常低于3000 mAh g~(-1)),500 mA g~(-1)电流密度下的放电容量达15700 mAh g~(-1);限制放电容量1000 mAh g~(-1)时电池实现了266圈可逆循环。(3)采用还原取代、原位生长的方法精准制备了一种兼具高化学稳定性和高比容量的全金属双功能空气正极催化剂PdCu合金/Cu纳米针包覆的Cu管状泡沫(PdCu/CuNAs/CuTF),用作锂空气电池正极,有效避免了传统碳基正极产生的副反应,有效调控了放电产物的沉积行为和形貌,基于该空气正极的非水锂空气电池体系在500 mA g~(-1)电流密度下放电比容量达24867 mAh g~(-1),限制放电容量3000 mAh g~(-1)时电池实现了353圈可逆循环。(4)采用化学镀镍的方法处理叁聚氰胺泡沫得到Ni海绵作为基底、在Ni海绵上原位生长Ni纳米片/PtRuNi叁元合金制备得到纳米片状叁元合金包覆Ni海绵双功能正极催化剂(PtRuNi/NiNS/NiS),制备的自支撑结构催化剂用作锌空气电池和锂空气电池正极。PtRuNi/NiNS/NiS用作锌空气电池正极,最大功率密度达170 mW cm~(-2),20 mA cm~(-2)电流密度下比容量达798 mAh g~(-1),20 mA cm~(-2)电流密度下循环寿命长达115 h;PtRuNi/NiNS/NiS用作锂空气电池正极,过电势仅为0.4 V,100 mA g~(-1)电流密度下放电容量高达22429 mAh g~(-1),限制放电容量1000 mAh g~(-1)时稳定循环次数达136圈。实验结果表明制备的四种自支撑结构双功能正极催化剂具有化学结构稳定性好、导电性高、传质速度快、ORR、OER电催化活性优异等特点,可成功地用作金属空气电池正极,有效地解决了金属空气电池比容量低、倍率性能差、循环寿命短等问题,为新型金属空气电池用正极催化剂的开发与研究提供了新思路,对高功率密度、高倍率性能的金属空气电池的发展具有极大的应用潜力和应用价值。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
唐永福,黄建宇[5]（2019）在《金属-空气电池充放电机理的原位环境电镜研究》一文中研究指出金属-空气电池具有显着高于目前广泛应用的锂离子电池的理论能量密度,是未来最有希望替代燃油动力的高能量密度电池技术之一。然而,目前金属-空气电池的应用还面临循环性能差、充放电效率低等诸多问题。探究金属-空气电池运行过程中的放电产物种类、放电机理、金属过氧化物/超氧化物对碳基阴极的腐蚀作用等基础问题对于设计高性能金属-空气电池具有重要意义。我们基于球差校正环境透射电镜,以金属Li、Na、K为阳极,金属表面自然形成的Li、Na、K的氧化物及碳酸盐作为固态电解质,CuO纳米线[1]、Au/MnO_2[2]、CNT[3]等作为阴极,组装了纳米固态金属-空气电池,研究了不同Na-O_2[1-2]、K-CO_2[3]固态电池的充放电机理,为固态金属-空气电池的设计提供了相应的理论指导。(本文来源于《2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集》期刊2019-04-20）
刘江涛[6]（2019）在《过渡金属掺杂多孔碳纳米材料的电催化及锌空气电池性能研究》一文中研究指出随着全球环境和能源问题的日益突出,急需发展环境友好和高能量密度的能源存储和转换装置,如太阳能电池、锂离子电池、金属空气电池和燃料电池等,以保持经济的稳定增长。然而,目前所合成的材料因制备困难、价格高昂以及稳定性差等缺点阻碍了其大规模的商业化应用。因此,探索一种实用、简单的方法以制备高性能电极材料,并应用在上述设备中对于解决目前的能源危机具有很好的作用。近年来,基于静电纺丝技术制备的一维纳米材料,因为它们独特的结构使其具有高的化学活性和比表面积以及低的体积密度。另外,通过静电纺丝技术制备的纳米材料与传统材料相比能显着降低成本和提高效率,因此,能被广泛的应用在电池和催化等能源领域。金属有机框架(Metal–Organic Frameworks,MOFs)是一类由金属离子“中心”和有机配体“骨架”自组装而成的规则多孔材料。与传统多孔材料相比,MOFs作为一类新型多孔材料表现出更独特的优势,如超高的比表面积、可调的规则孔径结构和丰富的金属/配体组合。此外,MOFs还可以作为基质材料或前驱物以制备一系列衍生材料,包括在框架的孔结构中引入具有电催化活性的成分,以及通过高温处理获得碳基催化剂或金属化合物。这些MOF衍生物可能在保留MOFs的孔径结构和化学组成的同时演化出更为优异的形貌和化学性质,例如碳纳米管和石墨烯,从而进一步拓展MOFs在能源的应用。本论文的研究内容主要是通过将静电纺丝技术和沸石类(Zeolitic Imidazole Frameworks,ZIFs)MOFs材料的制备方法相结合,并进一步通过多种后处理方式制备多种具有不同形貌和组分的一维MOFs纳米材料。通过改变前驱物中的金属含量,以调控最终获得的一维碳纳米复合材料中金属的掺杂量并研究其电催化性能。本论文具体的研究进展和结果如下:1.Fe_3C/Fe纳米颗粒镶嵌的Fe/N掺杂多孔碳纳米纤维(Fe_3C@FeN@CNF)用作双功能电催化剂。利用直接电纺法制备出包覆有ZIF-8和铁前驱体的复合纳米纤维,并进一步通过热解工艺,简便制备了Fe_3C@FeN@CNF。在热解过程中,ZIF-8转化为氮掺杂的多孔碳(N-C),铁前躯体转化为随机分布的石墨化层包裹的Fe_3C/Fe纳米颗粒,以及与周围N配位形成Fe-Nx活性位点。Fe_3C@FeN@CNF由于其独特的一维多孔结构和化学成分间的协同作用,在氧还原和氧析出反应中表现出较高的电催化活性和稳定性,甚至可与商业化Pt/C催化剂相媲美。本研究方法同样适用于制备其他高性能金属掺杂MOF基衍生电催化剂。2.Fe_3C/Co/N掺杂多级结构碳纳米管(CNCo-5@Fe)的制备。首先,利用静电纺丝技术制备出PAN/M(Ac)_2(M=Zn,Co)纳米纤维,该纤维既可作为提供金属元素的载体,又可作为模板使双金属有机框架(BMZIF)纳米晶体生长在纤维表面。其次,通过将电纺纤维浸泡在2-甲基咪唑的溶液中,使纤维中的金属离子与2-甲基咪唑反应,在纤维表面合成双金属有机框架(BMZIF)纳米晶体,再经过N,N-二甲基甲酰胺(DMF)刻蚀,制备BMZIF-n纳米管。再次,将BMZIF-n纳米管与Fe-Phen(FeSO_4和邻菲啰啉的配合物)混合使Fe-Phen吸附在纳米管表面,再通过冷冻干燥技术制备干燥的BMZIF-n@Fe-Phen。最后,在氮气气氛下一步热解得到Fe_3C/Co/N掺杂的多级结构碳纳米管(CNCo-5@Fe)。电化学测试结果表明,介孔管状结构的CNCo-5@Fe在碱性介质中表现出较好的电催化活性、稳定性和甲醇耐受性,甚至优于Pt/C催化剂。上述CNCo-5@Fe的高性能可归因于以下因素的协同影响,包括催化剂内大量均匀分布的活性位点(Fe_3C,Fe-Nx和Co-Nx)可提高反应活性,大的比表面积能使活性位点与电解质充分接触,高石墨化程度可提高材料的导电性,一维管状结构可提高反应物和产物的运输效率等。因此,本研究引入的设计方案有希望为其它MOFs材料及其衍生物的设计与合成提供指导,不仅应用在储能领域,而且在其它前沿领域开辟新的机遇。(本文来源于《合肥工业大学》期刊2019-04-01）
刘欢[7]（2019）在《论活性炭粒径对金属空气电池催化膜的影响》一文中研究指出金属空气电池是近年来都比较新颖的一种新型电池。它的不是用来储存电量,而是进行发电的一种化学能转化成电能的电池,目前应用于军工,信号基站,以及备用电源等是一种绿色环保新能源。在金属空气电池中活性炭是催化剂的载体,它是提供电化学反应的基体,所以活性炭的粒径对催化剂的吸附起到了至关重要的作用,只有达到一定比表面积才能有效,高效的利用催化剂,从而对产品的性能,成本都至关重要。(本文来源于《化学工程与装备》期刊2019年03期）
吴维斐,彭忆强,何勇,芦文峰[8]（2019）在《一种用于增程式低速电动汽车的铝-空气金属燃料电池系统设计》一文中研究指出基于某微型电动汽车试验平台,对以铝-空气金属燃料电池为辅助动力源的一款电-电增程式电动原型车的电池系统进行设计。首先对铝-空气金属燃料电池单体与集成电解液存储箱进行结构优化设计,然后对铝-空气金属燃料电池系统及整车相关性能进行试验。结果表明,本文研制的铝-空气金属燃料电池系统及整车性能达到了设计要求。(本文来源于《西华大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
[9]（2019）在《印度利用纳米技术研发出金属空气电池》一文中研究指出本报讯印度一家公司日前宣布成功研发出续航达1000公里的金属空气电池。这家公司位于印度班加罗尔,名叫Log 9 Materials,该公司由印度理工学院(IIT)的几名毕业生创办,致力于解决电动汽车的“续航里程焦虑”问题。Log 9 Mater(本文来源于《新能源汽车报》期刊2019-01-14）
曹远福,郑凯凯[10]（2018）在《过渡金属掺杂的低Pt空气阴极微生物燃料电池的研究》一文中研究指出本文重点研究了过渡元素Co、Fe与Pt掺杂作为阴极催化剂时对阴极催化及全电池性能的影响。采用电化学工作站进行Pt/Co催化剂的电化学研究,在进行Pt/Co催化剂电化学分析时,得到电极上氧还原线性循环伏安描苗峰电流ip和扫描速率之间呈线性关系,表明氧在电极上的电还原是受表面控制的。测得电池的内阻约为1800Ω;当电压为88mV时,最大功率密度为588mW/m~2。(本文来源于《世界有色金属》期刊2018年18期）
金属空气电池论文开题报告
（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：
化石燃料的快速消耗以及由此所带来的环境污染问题,使可持续的能量收集、存储以及转换装置在能源的可持续发展中显得尤为重要。锌-空气电池由于具有极高的理论能量密度和比容量受到越来越多的关注。在可充电锌-空气电池工作过程中,电极上发生的反应分别为氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)。迄今为止,能有效促进ORR的催化剂是Pt/C及其合金,而对于OER则是Ir,Ru以及它们的氧化物。这些贵金属材料,由于它们的稀缺性以及较差的稳定性严重限制了它们的大规模实际应用。因此,锌-空气电池发展的关键因素是能够找到低成本,高活性和高稳定性的双功能催化剂。本论文主要由以下几个方面的工作构成。1、本论文通过简单的硒化过程,将NiCo_2O_4纳米片转变成多孔结构的(Ni,Co)Se_2纳米片,同时调节了样品的电导率和比表面积。与NiCo_2O_4纳米片相比,多孔(Ni,Co)Se_2纳米片表现出了高效的OER和ORR电催化活性。电化学测试结果表明,(Ni,Co)Se_2多孔纳米片基锌-空气电池具有稳恒的1.38 V的开路电压。在充放电循环的测试中,它的充电电压为1.98 V,放电电压为1.17 V,并且经过140多个小时的充放电循环测试后,电池的充放电性能并没有表现出很明显的衰减,表明该电池具有良好的充放电循环稳定性。在5 mA/cm~2的电流密度下测试的该电池的比容量为770 mAh/g。以上结果表明,多孔(Ni,Co)Se_2纳米片可以作为一种优异的可充电锌-空气电池的空气阴极材料。2、利用一步烧结法制备了Ni/Co合金和N掺杂的碳纳米管复合的材料(NiCo@N-CNT)。由于该复合材料所具有的核壳结构以及内部的双金属电子协同效应,表现出了比单一金属样品更优异的析氧及氧还原催化活性。使用NiCo@N-CNT复合材料作为空气阴极材料组装的可充电锌-空气电池具有较大的开路电压(1.46 V),较大的比容量(760 mAh/g),优异的充放电性能(充电时为1.95 V,放电时为1.24 V)以及出色的充放电循环稳定性(100小时以上)。这些结果表明,该材料可以作为未来锌-空气电池的双功能电催化剂。
（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。
金属空气电池论文参考文献
[1].张诗雨.高温熔盐金属空气电池及其电解质和电极材料的研究[D].中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所).2019
[2].孙长琪.镍钴金属基锌—空气电池的制备及性能研究[D].兰州大学.2019
[3].龚昊.电动汽车用金属—空气电池的研制及性能测试[D].西安石油大学.2019
[4].王焕锋.金属空气电池双功能正极催化剂的制备及电化学性能研究[D].吉林大学.2019
[5].唐永福,黄建宇.金属-空气电池充放电机理的原位环境电镜研究[C].2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集.2019
[6].刘江涛.过渡金属掺杂多孔碳纳米材料的电催化及锌空气电池性能研究[D].合肥工业大学.2019
[7].刘欢.论活性炭粒径对金属空气电池催化膜的影响[J].化学工程与装备.2019
[8].吴维斐,彭忆强,何勇,芦文峰.一种用于增程式低速电动汽车的铝-空气金属燃料电池系统设计[J].西华大学学报(自然科学版).2019
[9]..印度利用纳米技术研发出金属空气电池[N].新能源汽车报.2019
[10].曹远福,郑凯凯.过渡金属掺杂的低Pt空气阴极微生物燃料电池的研究[J].世界有色金属.2018
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