空气电池正极的三维构筑及传质机理研究开题报告

全文总字数：4460字

1. 研究目的与意义（文献综述）

21世纪, 解决日益消耗的能源问题和日益严重的环境污染, 是对科技创新的挑战。为了减少石油燃料消耗过程中的污染, 着力发展风、光、电可持续再生能源, 开发新型动力电池和高效储能系统, 实现可再生能源的有效利用及合理调节, 对于提高资源利用效率、预防能源危机和建设环境友好都具有重要实际意义。

作为电池大家族中的一员，锌空气电池一直以其高的能量密度、高的循环稳定性、低廉的价格而备受人们青睐，且其水系电解液安全、无污染。发展面向新能源产业的金属空气电池对于调整有色金属产业结构，充分发挥我国锌、镁等矿产资源优势，特别是对于发展高效、清洁、安全的新能源电动车工业具有重大战略意义。

3d打印在复杂结构和设备的快速成型方面具有优越的优势。与传统的电池制造技术相比，3d打印有几个显著的优势，能制造更复杂的结构，控制精度更高，结构稳定性更好，环保、易操作。能够制造出表面积更大、面载密度更高、扩散路径更短、离子输运过程阻力更小的新型3d架构电极，从而提高电池的能量密度和功率密度。通过电池与其他电器的直接集成，可以省去设备组装和包装的步骤，可以大大减少材料的浪费，并节约时间。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1. 文献调研，了解国内外3d打印技术、锌空气电池技术相关研究概况和发展趋势；了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

2. 利用梯度浓度浆料的3d打印技术，探究纳米纤维素材料的自组装机制；

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，完成英文翻译；明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备；确定技术方案，完成开题报告；

第5－8周：按照设计方案，设计制备出三维的催化型正极，并组装锌空气电池；

第9－12周：采用xrd、sem、tem、cv、eis等测试技术对材料的物相、显微结构、电化学性能等进行测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kyeremateng n a, brousse t, pech d. microsupercapacitors as miniaturized energy-storage components for on-chip electronics[j]. nature nanotechnology, 2016, 12(1):7.

[2] zhang s, pan n. supercapacitors performance evaluation[j]. advanced energy materials, 2015, 5(6).

[3] sun h, mei l, liang j, et al. three-dimensional holey-graphene/niobia composite architectures for ultrahigh-rate energy storage[j]. science, 2017, 356(6338):599.