毕业设计文献综述
秸秆基纤维素/活性炭/炭黑复合薄膜的制备及其用于锌离子混合电容器性能研究
引言
随着社会科技的发展，世界各国对能源的需求与日俱增，传统的一次能源因其储量有限，对环境污染较大，已难以满足人类社会经济和环境可持续发展的要求。而推广太阳能、水能、风能等新型能源势必需要高效的、可循环利用的电能储备装置以满足便携式电子用品的要求。锌离子电池是最近两年备受关注的一种新型二次水系电池，成本低，安全性高，能量密度大，但是功率密度和循环寿命不够理想[1]。而超级电容器功率密度和循环寿命很高，但是能量密度低。
国内外研究进程
1.1锌离子电池
锌基电池是锌离子电池的前身，主要应用在一次电池领域，使用后存在回收处理等问题，造成了很大的资源浪费。在20世纪70年代，可充电锌-二氧化锰电池首次投放市场[2]。锌离子电池了（Zinc ion battery）属于二次锌基电池，Mclarnon和Cairns提出的alpha;-MnO2多价态将锌电极的应用扩展到中性电解液体系[3]。锌离子电池通常以具有大隧道的为alpha;-MnO2正极，金属锌为负极，含有二价锌离子的中性水溶液为电解液。在锌离子电池中，二价锌离子可以在金属锌负极的表面快速可逆的沉积和溶解，也可以在alpha;-MnO2隧道中可逆的嵌入或脱出[4]。在电池反应中，正极材料alpha;-MnO2会发生结构变化，转变为尖晶石状的三价锰相(ZnMn2O4)、层状的二价锰相(ZnxMnO2)和隧道型的二价锰相(ZnxMnO2)。在放电完全后，这三种锰相是共存的[5]。由此可见，锌离子电池的本质为Mn4 、Mn3 和Mn2 的相互转换过程，现化学能与电能转变。锌离子电池的电化学原理为：充电时，锌离子从正极MnO2隧道结构中脱出，在负极锌的表面沉积。放电时，负极锌失去电子变为锌离子，嵌入到正极的MnO2隧道中。因此可把锌离子电池形象地比喻成“摇椅电池”，锌离子在摇椅的两端，即电池的正负极来回奔跑[6]。电极反应为:
负极：Znharr;Zn2 2e-
正极：Zn2 2e- 2MnO2harr;ZnMn2O4
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