氯化聚吡咯柔性电极材料的制备及电化学性能研究毕业论文
2022-02-22 19:50:44
论文总字数:19067字
摘 要
随着电子技术的进步,传统的二次电池理论容量难以满足柔性电池对容量的要求。而且可变性差,在弯曲过程中电池性能会明显下降。因此需要研究更加高效的柔性电池体系。氯离子电池体系拥有比锂离子电池更高的理论能量密度,电极材料更加丰富,具有广阔的应用前景。但是其传统的金属氯化物电极材料存在严重的脱溶及体积膨胀问题,而掺杂态的聚吡咯拥有优良的导电性和化学稳定性。本论文采用化学氧化法制备氯掺杂聚吡咯/碳纤维布复合电极材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)表征了所制备材料的结构和形貌,通过充放电测试及循环伏安法研究其电化学性能。研究结果表明:
(1)通过化学氧化法成功制备了氯掺杂的聚吡咯材料,并实现其在碳纤维布上的沉积。
(2)循环伏安图显示了一对氧化还原峰,说明氯掺杂聚吡咯/碳纤维布复合电极材料在充放电过程中发生了可逆的氧化还原反应。
(3)所制得的氯掺杂聚吡咯/碳纤维布复合电极材料可逆放电容量为55 mAh/g。
关键词:二次电池 氯离子电池 聚吡咯 柔性电池 碳纤维布
Preparation and electrochemical properties of chlorinated polypyrrole as the flexible electrode material
Abstract
With the development of electronic technology, the traditional secondary battery theoretical capacity is difficult to meet the flexible battery capacity requirements. And the variability is poor; the battery performance will be significantly reduced during the bending process. Therefore, it is necessary to study a more efficient flexible battery system. Chloride ion battery system has a higher theoretical energy density than the lithium-ion battery; and abundant electrode materials, showing a broad application prospect. However, the use of traditional metal chloride cathodes was limited by their severe dissolution and large volume change during cycling. The chlorine-doped polypyrrole shows high electrical conductivity and good chemical stability. Herein, Chemical oxidation method is used to prepare the PPyCl/carbon fiber cloth composite electrode material. SEM and IR are carried out to characterize the structure and morphology of the PPyCl/carbon fiber cloth material. The electrochemical properties of the PPyCl/carbon fiber cloth material are investigated by cyclic voltammetry and charge and discharge testing. The results are as follows,
(1) The chlorine-doped PPy material has been successfully prepared by the chemical oxidation method and its deposition on the carbon fiber cloth was also realized.
(2) A pair of redox peak was observed in the CV pattern, indicating that a reversible redox reaction occurred during the charge and discharge of the chlorine-doped PPy/carbon fiber cloth composite electrode material.
(3) The reversible discharge capacity of the as-prepared chlorine-doped PPy/carbon fiber cloth composite electrode material is 55 mAh/g.
Key words: secondary battery; chloride ion battery polypyrrole; flexible electrode; carbon fiber cloth
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2聚吡咯(PPy)简介 2
1.2.1聚吡咯的电化学性质 2
1.2.2聚吡咯的导电机理 2
1.2.3导电聚吡咯的离子交换特性和稳定性 3
1.2.4聚吡咯的聚合方法 3
1.3柔性电池研究进展 4
1.3.1柔性锂离子电池 4
1.3.2柔性氯离子电池 5
1.4柔性电极材料 5
1.4.1石墨烯 5
1.4.2碳纳米管 6
1.4.3碳纤维布 7
1.5氯化聚吡咯作为正极材料的电池原理 7
1.6本课题研究目的意义及研究内容 8
1.6.1研究目的及意义 8
1.6.2研究内容 9
第二章 实验方法 10
2.1实验仪器和药品 10
2.1.1实验仪器 10
2.1.2实验药品 10
2.2氯化聚吡咯柔性电极材料的制备 11
2.3材料表征 11
2.3.1SEM形貌分析 11
2.3.2红外光谱分析 12
2.4电池的组装 12
2.5电池性能的测试 12
2.5.1循环伏安法 12
2.5.2充放电测试 12
第三章 实验分析 14
3.1聚吡咯/碳纤维布复合材料的微观形貌 14
3.2聚吡咯/碳纤维布红外光谱图 15
3.3循环伏安曲线分析 15
3.4充放电曲线分析 17
第四章 总结 19
参考文献 20
致谢 22
第一章 绪论
1.1引言
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