一种微型锌/空气电池的开发

Liang FU 1; 卢天健 2; J. K. LUO 1

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一种微型锌/空气电池的开发

专题研究 | 更新时间：2025-12-08

- 一种微型锌/空气电池的开发
- Development of Micro Zinc/Air Battery
- 西安交通大学学报 2008年42卷第7期页码：791-794+930
- 作者机构：
  
  西安交通大学强度与振动教育部重点实验室,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2007-11-20. 作者简介: Liang Fu(1978-),男,博士生;卢天健(联系人),男,教授,博士生导师. 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(2006AA03Z519)
- DOI：
  中图分类号： TM911.41
- 网络首发：2008-07-10，
  
  纸质出版：2008
- 稿件说明：
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Liang FU 1, 卢天健 2, J. K. LUO 1. 一种微型锌/空气电池的开发[J]. 西安交通大学学报, 2008,42(7):791-794+930.

Liang FU 1, 卢天健 2, J. K. LUO 1. Development of Micro Zinc/Air Battery[J]. 2008, 42(7): 791-794+930.
Liang FU 1, 卢天健 2, J. K. LUO 1. 一种微型锌/空气电池的开发[J]. 西安交通大学学报, 2008,42(7):791-794+930. DOI：

Liang FU 1, 卢天健 2, J. K. LUO 1. Development of Micro Zinc/Air Battery[J]. 2008, 42(7): 791-794+930. DOI：

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100 μW.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.

Abstract

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 100 μW 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.

关键词

Keywords

references

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