电动车用锌空动力电池的研究

电动车用锌空动力电池的研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-08-15 分类:参考文献 喜欢:2765
师大云端图书馆

【摘要】日益严峻的环境问题使新能源汽车走进了人们的视线。近些年,各国政府和各大汽车企业都在致力于价格合理且性能优良的电动汽车的研制,但到目前为止,还没有一款能够被大众接受并普及的电动汽车,其原因无非有以下几种:首先是价格低廉的电动汽车性能没有同等价位的汽油机车和柴油机车性能好,其次基础设施的不完善导致电动汽车充电是一个比较大的问题,此外性能很好的电动汽车价格昂贵,如特斯拉。因此,研制出优质低价的电动汽车是势在必行的。而动力电池作为电动汽车的动力来源,其性能如何直接影响着电动汽车的发展。锌空气电池由于其低成本高容量等优点,被认为是非常具有潜质的电动汽车动力电池。目前大部分对电池的研究都是基于电池的放电总容量以及功率密度的提高,或是新型电极催化剂的制备。本文从最基本的单体电池开始研究,并对电池样机性能进行了优化,最终得到高效实用的锌空气电池。锌空气电池一般由锌阳极、空气阴极和碱性电解质组成,由于其阴极活性材料取自空气中的氧气,因此相同质量的电池可以拥有更多的阳极活性物质,进而拥有更高的容量。而且,锌是地壳中含量非常丰富的金属,这使它拥有很低的价格。然而将其应用在电池领域仍存在一些问题需要解决,如锌电极的钝化、电极利用率低、充电不便捷等。本文针对上述问题,进行了一系列实验研究。首先,对氢氧化钾溶液的电导率进行了测试,研究了电导率与溶液中氢氧化钾质量分数及溶液温度的关系,实验结果表明:在低浓度氢氧化钾溶液中,电导率随着溶液中氢氧化钾质量分数的增加而增大;当溶液中氢氧化钾质量分数为33%,即物质的量浓度为7.3mol/L时,溶液的电导率最高;继续提高溶液中氢氧化钾的质量分数,溶液的电导率呈现缓慢下降的趋势。溶液温度在10℃-70℃范围内,电导率随着温度的升高而增大,其关系符合Arrhenius方程。其次,研究了锌电极和空气电极的制备方法,设计了一种可改变电池电极间距的电池结构,将制作的电极组装成电池,对电池的开路电压进行测试,电池静置3600min后电池开路电压仍可达1.4V。第三,本文研究了粘接剂PVDF的含量对空气电极性能的影响,结果表明:当粘接剂含量占固体粉末材料总质量的10%时,空气电极的性能最好。第四,对比了纯锌粉电极、锌粉加催化剂电极和锌片电极的性能、结果表明:锌粉电极在小电流放电和大电流放电的性能差别最大,锌粉加催化剂电极在大电流放电时容量有所减少,锌片电极小电流放电和大电流放电的容量差别不大,但大电流放电时放电电压都有较大程度的降低。第五,研究了锌片厚度对电池性能的影响,实验结果表明:锌片厚度越小,锌的利用率越高,电池的容量密度越大,本文实验所使用的锌片最小厚度是0.1mm,其放电容量最大,锌的利用率最高。第六,研究了电极间距对电池性能的影响,结果表明:间距为3mm时,电池性能最好。小电流放电时,电极间距的影响不是很大,但大电流密度放电时,电极间距的影响比较明显。第七,本文研究了恒流放电时电流密度对电池性能的影响,结果表明:电池的放电电流密度对电池性能的影响很大,放电容量和电压均随着电流密度的增大而减少,这是因为电流越大,浓差极化越严重。最后,本文创新的将超声振荡与锌空气电池相结合,设计了一种带有超声振荡的锌空气电池。实验结果表明:超声振荡能有效提高电池的放电容量,改善电池的放电性能。
【作者】赵娟娟;
【导师】左春柽;
【作者基本信息】吉林大学,机械工程,2014,硕士
【关键词】电动汽车;锌空气电池;超声振荡;锌片;电池结构;

【参考文献】
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