结构性掺杂提高超铁电池放电性及稳定性研究

论文摘要

高铁酸根的晶体结构是正四面体，但高铁酸钾中的高铁酸根呈略有畸变而扭曲的四面体结构，因此高铁酸钾晶型规则排列整齐即稳定性好，活泼性较差导致放电性能不稳定；而高铁酸钡中的钡离子成键时，对高铁酸根的正四面体结构影响较大，因此其分子排列不规则，使其具有较强的活泼性，放电性能非常好，而稳定性能较差。本文主要针对高铁酸钾的放电性和高铁酸钡的稳定性，从高铁酸钾结构的角度出发，研究掺杂剂提高超铁电池的放电性能和稳定性。在提高高铁酸钾电池放电性能的实验中，首先选择与高铁酸根结构相近的掺杂剂，此时阳离子的选择决定放电性能，本实验中银离子的效果最好；而G和H、溴酸钠等结构类似的掺杂中，G和H的放电效率可达82.91%和84.94%。研究不同比例掺杂对高铁酸钾电池放电性能的影响，结果表明：掺杂5%G为最佳掺杂量。在高铁酸钾电池的放电过程中，考察了放电时环境温度对K2FeO4的放电性能的影响。结果表明，其中H和D的受温度的影响较大，G和B受温度的影响较小，但整体趋势是随着温度的增加放电性能增强。为了提高高铁酸钡的稳定性，选择与高铁酸根结构相似的L和E、H和结构完全不同的M等四种掺杂剂进行改性高铁酸钡。结果表明，掺杂了M的高铁酸钡在考察的近80天的时间里，纯度仅下降了3.07个百分点，明显的提高了高铁酸钡的稳定性；进一步研究了掺杂比例对高铁酸钡的影响，发现在不同比例掺杂的条件下1%的效果最好。通过对高铁酸钡进行动力学分析，同样得出，M是最佳掺杂剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 化学电源
• 1.1.1 化学电源简介
• 1.1.2 化学电源应用
• 1.2 高铁酸盐的制备和分析
• 1.2.1 高铁酸盐的制备
• 1.2.2 高铁酸盐的分析方法
• 1.3 高铁酸盐的结构化学特性
• 1.4 高铁酸盐的应用
• 1.4.1 高铁酸盐在水处理方面的应用
• 1.4.2 高铁酸盐在有机合成方面的应用
• 1.4.3 高铁酸盐在化学电源方面的应用
• 1.4.4 高铁酸盐的其他的应用
• 1.5 超铁电池放电性能研究
• 1.5.1 超铁电池的放电机理
• 1.5.2 掺杂剂对超铁电池放电性能的影响
• 1.5.3 其他因素对超铁电池放电性能的影响
• 1.6 本论文研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 高铁酸盐的制备
• 2.1.1 实验使用器材与试剂
• 2.1.2 高铁酸钾的合成
• 2.1.3 高铁酸钡的制备
• 2.2 高铁酸盐纯度分析
• 2.2.1 分析试剂及配制
• 2.2.2 分析原理
• 2.2.3 数据处理
• 2.2.4 高铁酸盐纯度分析过程
• 2.3 超铁电池的制作及其性能测试
• 2.3.1 电池材料
• 2.3.2 电池组装
• 2.3.3 电池性能测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 结构性掺杂对高铁酸钾电池放电性能研究
• 3.1 改性高铁酸钾电池的制备
• 3.1.1 掺杂剂
• 3.1.2 改性高铁酸钾电池的制备
• 3.2 结果讨论
• 3.2.1 不同结构掺杂剂对高铁酸钾基放电性影响
• 3.2.2 不同比例的掺杂剂对高铁酸钾电池放电性能影响
• 3.2.3 温度对高铁酸钾电池放电性能的影响
• 3.2.4 研磨方式不同对高铁酸钾电池影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 结构性掺杂对高铁酸钡稳定性提高
• 4.1 改性高铁酸钡的制备
• 4.1.1 掺杂剂
• 4.1.2 改性高铁酸钡合成步骤
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 掺杂剂对高铁酸钡稳定性的影响
• 4.2.2 不同配比 M 对高铁酸钡稳定性影响
• 4.2.3 掺杂剂对高铁酸钡电池放电性能的影响
• 4.3 高铁酸钡分解动力学
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要