【摘 要】
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热电发电技术可以实现热能与电能的相互转换且具有绿色环保的特点,受到众多科研工作者的关注。相比于传统热电材料,有机/无机复合薄膜热电材料具有质地轻、柔性化、成本低等一系列优点,具有极大地研究前景。虽然复合薄膜热电材料结合了有机热电材料与无机热电材料的优点,但是在能量转换效率以及稳定性上仍有欠缺,因此提高有机/无机复合薄膜热电材料的热电性能成为我们研究的重点。本论文以有机/无机（PEDOT:PSS/T
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热电发电技术可以实现热能与电能的相互转换且具有绿色环保的特点,受到众多科研工作者的关注。相比于传统热电材料,有机/无机复合薄膜热电材料具有质地轻、柔性化、成本低等一系列优点,具有极大地研究前景。虽然复合薄膜热电材料结合了有机热电材料与无机热电材料的优点,但是在能量转换效率以及稳定性上仍有欠缺,因此提高有机/无机复合薄膜热电材料的热电性能成为我们研究的重点。本论文以有机/无机（PEDOT:PSS/Te）复合薄膜材料和器件为研究对象,着重处理热电研究中塞贝克系数、电导率以及热导率三者相去耦合的问题,通过界面效应等手段调控热电性能,实现热电参数三者去耦合的问题。再者,基于复合薄膜热电材料与磷酸铁锂电池相结合,提出一种新型集成式的结构设计,来对锂离子电池实现热控管理,在电池温度安全等问题方面得到有效的保证。本论文的研究结果包括如下两个部分:（1）利用界面效应提高PEDOT:PSS/Te双层薄膜器件热电性能。通过在Te薄膜上旋涂制备PEDOT:PSS薄膜,实现PEDOT:PSS/Te双层薄膜改善单层Te薄膜的热电性能;在70℃下水平方向塞贝克系数增大至660μV?K-1。造成以上现象的原因一是双层结构薄膜器件表面进行了修饰,钝化表面晶粒缺陷,抑制离子迁移,促进电荷运输,并通过界面形成空穴载流子输运通道提高了载流子的电导率。二是Te和PEDOT:PSS均含有半金属性,形成良好的界面接触,随着温度的升高和有效载流子浓度的增加,界面上的费米能级接近导带,且这部分的载流子是高能载流子,迁移率大从而能提升了PEDOT:PSS的热电性能。（2）基于双层薄膜热电材料对磷酸铁锂电池的集成结构设计和温度控制。优化结构设计和界面工程,在磷酸铁锂电池六个面直接进行热电材料的连接,纵向四个面通以电压,横向两面自然粘合,将两个器件真正的集成在一起。一方面对磷酸铁锂电池的正负两极有电荷积累作用从而在过充放电的情况下保护了电池;另一方面纵向四块复合热电材料加以电压能够对电池正负极四周（即放热量最大的地方）进行制冷处理,解决电池在滥用条件下的温度安全性问题;并且通过Simulink对磷酸铁锂电池以及新型结构进行建模仿真,发现在截止电压3.65 V,额定电压3.3 V,额定容量2.3 Ah,电池的反应时间为30 s情况下能够提供10℃左右的温度降低。
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