一种微型锌空气电池的开发.pdfVIP

第42卷第7期 西安交通大学 学报 VoL42№7 oFX17AN UNIVERSITY 2008年7月 JOURNAL JIAOTONG Jul．2008 一种微型锌／空气电池的开发 LiangFUl，卢天健2，J．K．IⅣ01 (1．剑桥大学工程系，CB21PZ，英国剑桥；2．西安交通大学强度与振动教育部重点实验室，710049，西安) 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(Bute卜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5mW，在2h内可以稳定提供的平均功率为100弘W．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． 关键词：微型电池；理论模型；原型设计；试验 中图分类号：TM911．41文献标志码：A 文章编号：0253—987X(2008)07．0791一04 DevelopmentofMicr0 Battery Zinc／Air FUl，LU Liang Tianiian2，J．K．LU01 CB2 for (1．Engir赋ringDepartment，CambridgeUnjversity，伤mbridge1PZ，UK；2．MOEKeyLaboratory and 710049，China) Strellgthvibration，xi’aIlJiaotollgUlliversity，Ⅺ7an Anew suitableforautonomous Abstr眦t： zinc／air planar micro-battery， microsystemapplica— ofzinc tions，is a structureelectrode／alkaline developed，whichpossesseslayered electrolyte／air cathode．Athree-dimensional(3D)zincelectrodewitha of was toob— highdensitypostsdesigned taina toachievethefine forthemicro—batteries．13asedonthe highporosity perfomance principle of ofzincinalkalineso