基于普鲁士蓝类似物的二次电池研究

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1、南京师范大学强化培养学院杨希凡毕业论文基于普鲁士蓝类似物的二次电池研究摘要随着电子设备的快速发展以及能源与环境问题的日益突出，人们对化学电源提出了更高的要求。二次电池中，锂离子电池以其能量密度高、电压平台高、使用寿命长、无记忆效应等优点，成为新型高能绿色电池中的佼佼者。普鲁士蓝及其类似物由于其结构上的优越性，能在溶液中很快地脱嵌碱金属离子或与其它碱金属离子发生交换，而且其中的过渡金属具有不同价态，可以发生氧化还原反应。因此，普鲁士蓝及其类似物很适合作为二次电池的电极材料来实现二次电池的充快速放电以及大规模储能。目前，国内外已经有不少科研工作者在研究普鲁士蓝类似物储能性

2、能并取得了一定的成绩。本文对前人的工作做了全面的总结，主要根据电解液的不同分别从全固态电池、有机相电池和水相电池三个方面进行了论述，讨论了普鲁士蓝及其类似物在二次电池方面应用的研究进展并进行展望。关键词：普鲁士蓝类似物；二次电池；锂离子电池AbstractThefast-pacedevolutionofelectronicdevicesandthepromptenergyshortageissuesdemandsacleanerandmoreefficentelectrichemicalenergysource.Duetoitshighenergydensity,ef

3、ficienthighestenergyconversionandlonglifecycle,theLithiumionbatteryhasbecomeacompetitivecandidatefornewtypeenergyefficientgreencells.Prussianblue(PB)anditsanaloguesareusedastheelectrodematerialsasaresultoftheirstructualsuperiority.PBanditsanalogueshaszeolitepropertywhichallowsthemtosubs

4、titutetheaklinemetalionsinaquaoussolutionatafastspeed;moreover,thetransitionmetalshavemultipleoxidationstates,givingrisetoredoxreactionsthatprovidetransferofelectrons.Therefore,theyareoneoftheoptimizedchoicesforelectrodematerials.Thepaperdescribesthecontemporaryresearchesandtheirdevelop

5、ementintheapplicationofPBanditsanalogoustosecondarycellsinsolid,organicandaquaousformsKeywords:Prussianblue(PB);secondarybattery;Lithiumionbattery12南京师范大学强化培养学院杨希凡毕业论文目录摘要1ABSTRACT11前言32普鲁士蓝类似物二次电池52.1固体电池52.2液体电池72.2.2有机相电池72.2.2水相电池93结论10参考文献11致谢1312南京师范大学强化培养学院杨希凡毕业论文1前言能源是国民经济可持续发展和

6、国家安全的重要基础。进入21世纪以来，随着全球人口增长，经济快速发展，大量不可再生能源被消耗且造成了严重的环境污染。因此，能源危机与环境污染成为人类社会可持续发展必须面对的两个严峻问题。同时，它们也是促进能源科技发展的巨大推动力。随着新能源的开发和利用、环保意识的增强和电子信息技术的迅速发展，人们对便携式能源的需求急剧增长，对其性能要求越来越高。今天，人造卫星、宇宙飞船、火车、汽车、潜艇、鱼雷、导弹、火箭、飞机，哪一样都离不开电源技术的支撑。化学电源是一种将化学能转化为电能的装置。自1859年R.G.Plante发明铅酸蓄电池、1868年G.Leclance制成锌锰干

7、电池以来，化学电源经历了100多年的发展历史，它已经成为人们生活中应用极为广泛的方便能源，在国民经济和国防工业中占有十分重要的地位。电池，尤其是二次电池，作为一种可以实现化学能和电能相互转化的器件，在现代社会中起到不可替代的重要作用。电池按照能否储蓄电能，可分为一次电池和二次电池；按照电池所用材料可分为：铅蓄电池，氧化银电池，镍镉电池，镍氢电池，锂离子电池等等。1990年，日本Sony公司研制出采用石墨结构的碳材料代替金属锂作为负极，以LiCO2为正极解决了长期困扰锂电池的锂枝晶问题，从而大大提高了电池的安全性，成为第一个商品锂离子电池。图1-1为锂