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《中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)》 2019年
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高温熔盐金属空气电池及其电解质和电极材料的研究

张诗雨  
【摘要】: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。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM911.41

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