【摘 要】
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受到全球能源危机以及双碳目标的影响,可再生能源正呈现出迅猛发展的势头。随着可再生能源的快速发展,人类迫切需要兼具生态友好、低成本以及优异性能的大规模储能器件来克服这些二次能源发电存在的不确定性。而海水作为一种自然资源,在地球上大量存在,选用海水作为储能体系的电解液不仅成本低廉,且海水本质为水系电解液,具有安全环保的特点。本文以锌基负极为基础,探寻在海水电解液下适用的正极材料搭建海水基储能体系,为大
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受到全球能源危机以及双碳目标的影响,可再生能源正呈现出迅猛发展的势头。随着可再生能源的快速发展,人类迫切需要兼具生态友好、低成本以及优异性能的大规模储能器件来克服这些二次能源发电存在的不确定性。而海水作为一种自然资源,在地球上大量存在,选用海水作为储能体系的电解液不仅成本低廉,且海水本质为水系电解液,具有安全环保的特点。本文以锌基负极为基础,探寻在海水电解液下适用的正极材料搭建海水基储能体系,为大规模储能器件开辟新方向。(1)以结构稳定且具有高导电性的碳基材料为基础,通过电化学测试筛选出在海水基电解液(HS-Zn SO4)中具有活性的活性炭电极,初步证实了海水作为储能体系电解液的可行性。(2)以一次水热法制备得到微米花球状Ni(OH)2粉末材料,并将其组装成Ni(OH)2@NF电极。电化学测试证明了Ni(OH)2@NF电极与海水基电解液的高度兼容性。通过原位阻抗测试分析Ni(OH)2@NF电极在海水基电解液下的储能机理。将Ni(OH)2@NF电极与锌基负极组成Ni(OH)2@NF//Zn全电池。Ni(OH)2@NF//Zn全电池在0.5 A g-1的电流密度下表现出155 m Ah g-1左右的放电容量,且充满电后可以作为小型储能器件的电源,展示出良好的应用前景。(3)于不同温度下煅烧Ni(OH)2制得NiO材料并制成NiO@NF涂膏电极。经过物理表征以及电化学测试确定在350℃下煅烧Ni(OH)2得到的350-NiO制成的350-NiO@NF电极在海水电解液HS-KOH中表现出最优性能,其放电的比容量在0.5A g-1的电流密度下达到150 m Ah g-1。350-NiO@NF涂膏电极在海水基电解液中稳定循环了将近一万圈,证实350-NiO与海水电解液兼容性更佳,展示出350-NiO作为海水储能体系正极材料的潜力。
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