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一种微型锌/空气电池的开发
  • ISSN号:0253-987X
  • 期刊名称:《西安交通大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM911.41[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]剑桥大学工程系,英国剑桥CB2 1PZ, [2]西安交通大学强度与振动教育部重点实验室,西安710049
  • 相关基金:基金项目:高等学校学科创新引智计划资助项目(B06024);国家基础研究计划资助项目(2006CB601202);国家自然科学基金资助项目(10572111,10632060);国家高技术研究发展计划资助项目(2006AA032519).
中文摘要:

针对微型自治系统的应用要求,提出了一种具有层状锌电极/碱性电解液/空气阴极结构的微型平板锌空气电池.设计了一种具有高密度微小柱体结构的三维锌电极来获得高空隙率,从而提供最佳的性能.针对所开发的微型电池,根据锌在电解液中的电化学反应原理和电池中的传质过程,综合考虑了质量和电荷守恒定律、液相中的欧姆定律、固相中的电流传输(Buter-Volmer方程),以及锌分解的析出/分解速率和动力学速率,建立了理论模型,在此基础上模拟并讨论了微型电池的性能.采用四掩模工艺制造了原型微型电池.初步试验结果表明,这种微型电池能够提供的最大功率为5 mW,在2 h内可以稳定提供的平均功率为100μW.尽管这种微型电池的制造工艺仍然有待进一步优化,但是初步的试验结果已经表明,电池的结构设计和计算机建模结果是令人满意的,这种锌空气电池的概念用于微型自治系统是可行的.

英文摘要:

A new planar zinc/air micro-battery, suitable for autonomous microsystem applications, is developed, which possesses a layered structure of zinc electrode/alkaline electrolyte/air cathode. A three-dimensional (3D) zinc electrode with a high density of posts was designed to obtain a high porosity to achieve the fine performance for the micro-batteries. Based on the principle of electrochemistry of zinc in alkaline solution (KOH) and the mass-transportation process in a battery, a theoretical model of the micro-battery was developed and the device performances simulated and discussed. A four-mask process was subsequently developed to fabricate the prototype micro-batteries. The preliminary testing results show that the proposed micro-battery is able to deliver a maximum power up to 5 mW, with an average power of 100μW at a steady period for up to 2 h. The initial test results indicate the feasibility and applied foreground of the micro zinc/air battery.

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期刊信息
  • 《西安交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人共和国教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陶文铨
  • 地址:西安市咸宁西路28号
  • 邮编:710049
  • 邮箱:xuebao@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668337 82667978
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-987X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1069/T
  • 邮发代号:52-53
  • 获奖情况:
  • 美国《工程索引》(EI光盘版)定期收录的中文期刊,《中文核心期刊目录总览》综合类核心期刊,科技部《科技论文统计与分析》统计源,《中国科学引文数据库》刊源,获全国高校优秀科技期刊一等奖,“百种中国杰出学术期刊”称号,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27275