【摘 要】
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金属离子电池—锌离子电池是一种具有前景的绿色储能电池。近年来,由于锌负极成本低、体积容量大（5855 m Ah/cm~3）和氧化还原电极电势较高（-0.76 V vs.SHE）以及水性电解质不燃性、无毒性和离子电导率高,锌离子电池受到越来越多的关注。作为研究最为广泛的锰基化合物正极材料,绝大多数存在着溶解和容量衰减问题。本文采用液相法和金属掺杂方法,制备了锰基化合物作锌离子电池正极材料,研究了正极
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金属离子电池—锌离子电池是一种具有前景的绿色储能电池。近年来,由于锌负极成本低、体积容量大（5855 m Ah/cm~3）和氧化还原电极电势较高（-0.76 V vs.SHE）以及水性电解质不燃性、无毒性和离子电导率高,锌离子电池受到越来越多的关注。作为研究最为广泛的锰基化合物正极材料,绝大多数存在着溶解和容量衰减问题。本文采用液相法和金属掺杂方法,制备了锰基化合物作锌离子电池正极材料,研究了正极材料的性质和电化学性能,阐述了储锌电化学机制。主要内容如下:第一,镧系钙钛矿LaMnO3及其镍掺杂化合物的制备及储锌性能。利用溶胶-凝胶法和Ni元素掺杂,制备多孔LaNixMn1-xO3,这是镧系钙钛矿首次作为水性锌离子电池的正极材料。Ni掺杂的镧系钙钛矿LaMnO3正极材料具有优异的可逆性、循环性能和倍率性能。在100 m A g-1下,LaNixMn1-xO3（x=0.2）初始放电比容量为41 m Ah g-1,循环过程中放电电压为1.28 V和1.40 V。在100次循环后,放电比容量仍有243 m Ah g-1。在0.5 A g-1下,LaNixMn1-xO3（x=0.2）在1000次循环后,放电比容量保持率有70%,库伦效率为98.75%。在充放电过程中,LaNixMn1-xO3（x=0.2）有Zn2+和H+共同嵌入/脱出行为,并且Ni和Mn共同参与电化学反应。钙钛矿LaNixMn1-xO3（x=0.2）是有潜力的水性锌离子电池正极材料。第二,采用热分解法和Ni元素掺杂制备NixMn1-xO2,研究其储锌性能。Ni掺杂的δ-Mn O2正极材料具有较好的循环性能和倍率性能。在200 m Ah g-1电流密度下,NixMn1-xO2（x=0.2）的初始放电比容量为237.5 m Ah g-1,随后循环中放电电压为1.36 V和1.23 V。先是在200 m Ah g-1循环10次随后在200 m Ah g-1循环100次后,NixMn1-xO2（x=0.2）仍具有167 m Ah g-1比容量,容量保持率为70%,库伦效率为97.69%。在充放电过程中,NixMn1-xO2（x=0.2）也有Zn2+和H+共同嵌入/脱出行为。Ni改性后的层状δ-Mn O2是有潜力的水性锌离子电池正极材料。综上,钙钛矿LaNixMn1-xO3（x=0.2）和层状NixMn1-xO2（x=0.2）是具有优异性能的水性锌离子正极材料。
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