收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物空气电池新型导电聚合物正极材料的制备及应用

贺旷驰  
【摘要】:生物空气电池由于具有易于小型化的特点,将很有可能替代传统商业锂电池作为植入式医疗器械(AIMD)的电源。导电聚合物(CPS)在以前的研究中所展现的电催化活性和生物相容性,能满足其应用于生物电池的要求。此外,与常用的贵金属(如铂)材料相比,具有价格低廉的优点,因而是较为理想的正极材料。然而,导电聚合物总是需要一些掺杂剂如石墨烯、蒽醌和氮氧自由基聚合物等,以提高其电化学性能和生物相容性。本文主要对导电聚合物掺杂后在生物空气电池的应用进行了深入研究。为了显著提高聚合物电极的电导率和放电性能,我们采用电化学聚合法,以常见的单掺杂聚吡咯(PPy)/9,10蒽醌-2-磺酸钠(AQS)电极材料为基础,引入具有高导电性的还原氧化石墨烯作掺杂剂,制得了一种新型的聚吡咯/还原氧化石墨烯(RGO)/9,10蒽醌-2-磺酸钠(AQS)双掺杂材料。PPy/AQS/RGO在25μA cm~(-2)电流密度下的放电电压为1.40 V,比相同情况下的PPy/AQS电极高了130 mV。此外,在电化学阻抗谱中可以观测到,当PPy处于还原态时,PPy/AQS/RGO电极仍能表现出较为低的阻抗值和良好的电导率,这与PPy/AQS相比有了极大的提高。为了提高导电聚合物复合材料的氧化还原催化活性和能量密度,改用具有更高能量密度的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)作为电极材料基体,继续以双掺杂的形式将AQS与RGO两种掺杂剂的优点相结合,并且两种材料的最佳比例进行了一定的探索,结果表明当AQS浓度为0.002 mol/L,RGO浓度为0.75 mg/mL时,所制得的复合材料呈现出与单掺杂材料迥异的多孔结构,这种结构的出现有利于材料与电解质界面的传质传电。性能最佳双掺杂样品的能量密度可达13470 mW m~(-2)远远高于单掺杂体系的PEDOT/AQS或者PEDOT/RGO材料。以AQS和RGO做为掺杂剂所制备的复合材料具有较高的能量密度,能作为一次性电池的电极材料,但由于其循环性能和充放电性能较差,仍存在改进的空间。为了制备兼具高能量密度、循环性能良好的电极材料,我们结合前两章研究内容的优点,选择以PPy为基体,以氮氧自由基聚合物PTMA作为新型掺杂剂,通过化学聚合的方法成功将PTMA掺入PPy聚合物中。PPy/PTMA材料展现出良好的能量密度和优秀的循环性能,在循环50次后放电电压仍能保持在初始电压的99%以上。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 肖昂;;锂空气电池正极催化剂研究进展[J];山东化工;2019年23期
2 ;海洋里的电池[J];少儿科学周刊(少年版);2018年07期
3 韩彬;;锂硫电池粘结剂研究进展[J];化学工程与装备;2020年03期
4 曹学成;杨瑞枝;;锂-空气电池正极催化剂研究进展[J];科学通报;2019年32期
5 张梓鑫;曹永安;郝晓倩;王文举;;锂硫电池粘结剂研究现状及展望[J];能源研究与利用;2020年04期
6 ;高能比锂硫电池[J];军民两用技术与产品;2020年01期
7 蔡春江,谢美玉;正极添加剂MgO对电池性能的影响[J];电池;1987年01期
8 郭洪军;电池为何能产生电[J];今日中学生;2005年15期
9 ;为什么有时电池的正极电压比负极还要负?[J];干电池;1979年04期
10 付海涛;黄英;杨毅文;王可;;石墨烯在锂硫电池中的应用[J];工程塑料应用;2015年06期
11 ;上海硅酸盐所发现锂氧气电池中强溶剂化效应和正极吸附的协同作用[J];中国粉体工业;2019年06期
12 吴长乐;徐成俊;牟建;刘文宝;康飞宇;;铌掺杂锌离子电池正极材料的制备及电化学性能研究[J];当代化工;2017年06期
13 刘明义;吴伯荣;陈晖;朱磊;简旭宇;;高铁酸盐电池材料研究进展[J];材料导报;2004年02期
14 尤玉;魏梦丽;吕凯;张永兴;李强;李德川;;基于锂硫电池科研平台的开放实验设计与研究[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2021年01期
15 曾晓勇;;电池试题归类解析[J];数理化学习(高中版);2006年18期
16 吴凯;;锂硫电池正极材料的制备及工艺优化[J];电化学;2020年06期
17 袁丽霞;;多种多样的电池[J];化学教学;2006年12期
18 沈伟;申兰耀;张振宇;王汝娜;刘海梅;周恒辉;;钠离子电池正极材料研究进展[J];新材料产业;2017年05期
19 ;海洋里的超级电池[J];少儿科学周刊(儿童版);2018年07期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张序清;谢东;钟宇;汪东煌;吴建波;王秀丽;夏新辉;谷长栋;涂江平;;硫/碳正极包覆聚多巴胺保护层有效提升锂硫电池性能[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
2 李福军;;微量水参与的锂-空气电池正极反应[A];第十四届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2016年
3 赵灵智;李伟善;胡社军;;锂电池正极材料的制备及研究进展[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
4 王小悦;佘秋洁;王翀;郑明森;詹亚丁;董全峰;林祖赓;;黄铁矿作为锂电池正极材料性能的研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
5 刘彬;杨全岭;王珊;熊传溪;;锂硫电池新型高分子粘结剂的研究[A];2016年全国高分子材料科学与工程研讨会论文摘要集[C];2016年
6 赵梦;张泽文;张戈;彭翃杰;张强;黄佳琦;;高性能锂硫电池中的多功能隔膜[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
7 鄢慧君;欧阳楚英;;利用第一性原理研究锂空气电池[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
8 王安邦;王维坤;金朝庆;;锂硫电池实用化中的问题及解决路径[A];第二届淮海绿色功能材料论坛暨第四届徐州清洁能源材料论坛·摘要集[C];2017年
9 童圣富;;锂氧电池正极材料及反应机理研究[A];第三届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2016年
10 张小龙;张帆;仝学峰;季必发;圣茂发;唐永炳;;新型铝-石墨双离子电池的研究进展[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十二分会:能源纳米材料物理化学[C];2016年
11 王松蕊;卢立丽;刘兴江;;锂离子电池正极材料对电池热行为的影响[A];第29届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2011年
12 宋明;陈云贵;吴朝玲;朱丁;朱昌荣;;锂空电池的研究进展[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第三卷)[C];2011年
13 冯金奎;安永灵;;不可燃钠离子电池电解液[A];第31届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2015年
14 赵金保;王静;刘波;饭塚佳士;长井龙;;锂硫电池中的活性物质硫的固定化[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
15 王维坤;;锂硫电池实用化的问题及思考[A];第七届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2015年
16 沈越;张旺;黄云辉;;正确评估锂氧气电池的电化学性能[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会:化学电源[C];2016年
17 辛森;从怀萍;俞书宏;郭玉国;;可室温工作的高比能钠-硫电池[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会:化学电源[C];2014年
18 朱前程;许树茂;王开学;陈接胜;;泡沫镍催生酚醛树脂成碳管在锂空气电池中的应用[A];第七届全国物理无机化学学术会议论文集[C];2016年
19 余仲宝;王安邦;王维坤;苑克国;程杰;杨裕生;;软包装锂-硫电池的性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
20 李诺;姚送送;韩凯;;基于极性与非极性功能化隔膜设计实现高性能锂硫电池[A];2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 周丽敏;可充多价金属(镁、铝)电池正极材料的构筑与性能研究[D];武汉理工大学;2019年
2 李高然;高性能锂硫电池正极的研究与开发[D];浙江大学;2016年
3 高梦瑶;锂电池用鱼鳞基炭材料的制备与表征[D];北京化工大学;2016年
4 袁双;低维纳米材料的设计、制备及其钠离子电池性能研究[D];吉林大学;2015年
5 冷利民;锂/空气电池关键材料的制备及其性能研究[D];华南理工大学;2016年
6 范海燕;新型镁硫电池电解质的设计、合成及表征[D];中国科学技术大学;2020年
7 罗海灵;机械滥用下的锂离子软包电池结构失效机理与建模研究[D];清华大学;2018年
8 曹余良;锌空电池体系发展的若干应用基础和制备技术研究[D];武汉大学;2003年
9 袁喜庆;多孔碳材料在锂硫电池正极与隔膜中的应用研究[D];华中科技大学;2017年
10 杨阳;退役锂电池梯级利用、容量衰减及回收流程研究[D];湖南大学;2019年
11 訾威;柔性电池的陷光及理论模拟研究[D];陕西师范大学;2016年
12 王国卿;高比能量密度锰基复合材料在锂电池中的应用研究[D];浙江大学;2016年
13 李鹏发;钴基金属复合氧化物催化剂的制备及其在锂空气电池中的应用研究[D];北京理工大学;2015年
14 司惠楠;低成本正极材料在钠离子电池中的研究和改性[D];清华大学;2019年
15 张永亮;甲烷燃料可逆固体氧化物电池性能及稳定性优化研究[D];清华大学;2019年
16 陈曼芳;高性能锂硫电池正极材料的构筑及隔膜改性研究[D];湘潭大学;2019年
17 向楷雄;锂硫电池碳/硫复合正极材料的结构设计、制备改性及电化学特性研究[D];湘潭大学;2018年
18 苗力孝;网络结构碳/硫复合材料的制备及其在锂硫电池中的电化学性能研究[D];北京理工大学;2014年
19 门阅;钒电池材料改性对正极电对催化活性及电池性能的影响[D];东北大学;2012年
20 蔡冬;过渡金属基纳米催化材料构筑高性能锂硫电池正极[D];吉林大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 贺旷驰;生物空气电池新型导电聚合物正极材料的制备及应用[D];上海交通大学;2016年
2 张思齐;基于氮掺杂碳的柔性氧气正极及锰钴氧化物修饰的隔膜在锂-氧气电池中的研究[D];东北师范大学;2020年
3 刘敏;椰壳活性炭在锂硫电池正极材料中的应用[D];海南大学;2015年
4 赵慧敏;高性能可充放锂空气/二氧化碳电池的基础研究[D];青岛科技大学;2020年
5 罗涨宾;基于多维碳纳米材料构筑锂硫电池正极及其性能研究[D];桂林理工大学;2020年
6 刘晓斐;二次锂电池正极材料制备及性能研究[D];曲阜师范大学;2013年
7 徐丰;新型锂硫电池的设计与性能研究[D];南京大学;2016年
8 吴军;锂—氧化银电池正极材料的研究[D];中国舰船研究院;2014年
9 蔡文龙;高稳定性、高容量锂硫电池的研究[D];浙江大学;2016年
10 王武练;高比能水系金属离子电池正极材料的结构设计与性能研究[D];昆明理工大学;2019年
11 刘甲强;锂空气电池性能试验及阴极反应路径分析[D];沈阳建筑大学;2019年
12 张茸茸;掺杂过渡金属氮化物/硫化物的核壳结构材料的制备及其锂硫电池性能的研究[D];北京化工大学;2019年
13 赵旭阳;锂硫电池碳/硫正极材料的设计制备和性能研究[D];浙江大学;2015年
14 徐倩;锂硫电池正极材料与隔膜制备及性能研究[D];合肥工业大学;2015年
15 鲁素雅;锂二氧化碳电池正极氧化镍材料的制备及其电化学性能研究[D];郑州大学;2020年
16 叶超超;锂硫电池正极材料的研究[D];广西科技大学;2015年
17 李立;新型锂电池正极含硫复合材料的研究[D];北京化工大学;2006年
18 冷松明;锂硫电池碳复合正极材料的制备与性能研究[D];电子科技大学;2020年
19 李福桥;锂硫电池正极材料及隔膜的研究[D];西南石油大学;2016年
20 刘亚;锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能[D];浙江师范大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 通讯员 崔玉萌 记者 张晔;钠离子电池正极材料挺“锰” 有望取代锂电池[N];科技日报;2018年
2 长沙晚报记者 詹春华 通讯员 焦蓓;从-20℃陡升至80℃,电池安然无恙[N];长沙晚报;2018年
3 ;LR6电池更经济[N];中国质量报;2002年
4 ;LR6电池更经济些[N];中国质量报;2003年
5 曹武佳;锂电池生死劫?三元材料专利技术隐忧凸显[N];中国有色金属报;2018年
6 本报记者 卢奇秀;无钴电池靠谱吗?[N];中国能源报;2020年
7 记者 刘肖勇 通讯员 姜天海;深圳先进院研发高效钠基双离子电池[N];广东科技报;2018年
8 ;锌-空气电池[N];中国有色金属报;2003年
9 本报见习记者 韩扬眉;3D打印加持 “长续航”电池可期[N];中国科学报;2020年
10 本报记者 张晶晶;面向实用化的锂硫电池[N];中国科学报;2019年
11 中国有色金属工业协会锂业分会秘书长、中关村新型电池技术创新联盟理事 张江峰;我国锂电池正极材料产量持续增长[N];中国工业报;2018年
12 宋杨 李秀秀 记者 秦勉;超级水锂电池遭受质疑[N];北京科技报;2013年
13 记者 刘霞;新型锂空气电池充放电750次仍能用[N];科技日报;2018年
14 张强 清华大学化学工程系教授、“北京地区广受关注学术论文系列报告会”化学学科报告人;锂电池未来会更精彩[N];北京日报;2019年
15 本报记者 刘颂辉;车企谋建电池厂“肉搏战”加剧[N];中国经营报;2018年
16 记者 刘霞;世界进入“铝”电池时代[N];科技日报;2015年
17 本报记者 樊桐杰;锂硫电池商业化进程提速[N];中国能源报;2020年
18 记者 成舸 通讯员 曾欢欢;快充电铝液体电池问世[N];中国科学报;2015年
19 本报记者 张晶晶;锂硫电池欲占高能量密度电池“高地”[N];中国科学报;2019年
20 方潇澎 宋克里 胡益鸣;锂电池何以成为诺奖成果[N];解放军报;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978