MXenes基电化学能量存储电极设计

发布时间：2020-07-20 17:03

【摘要】：数字化、信息化以及能源危机要求对以电力为媒介的二次能源供给方式提出了新的需求:1.迫切的电能需求的供给来源于风能、水电、地热、太阳能光伏等清洁能源;2.要求纯电动及插电混动汽车替代传统燃油汽车;3.便携智能设备要满足可穿戴、轻量化。基于此以化学为基础、材料为手段、能源存储为目的的电化学能源科学研究快速发展。为提高当前储能体系性能、设计新型储能体系提供了理论支持。作为电化学能量存储的核心组成,针对新电极材料的开发、已有电极材料的优化以及电极储能机制的研究已成为电化学能量存储领域的关键问题,深化对电极材料的系统分析和理解是构建满足未来需求的电化学能量存储体系的根本。MXenes作为一种新型二维层状过渡族金属碳、氮或碳氮化合物材料,因其自身多样的化学元素组成、不同的原子结构、灵活的表面化学状态、出色的机械性能、开放的孔结构,使其成为极具潜力的电化学电极材料。本论文中,以MXenes作为电化学电极材料的功能性需求为目的,通过设计MXenes材料的表界面、微观结构单元和结构电极,针对MXenes基电极的电子传导、离子输运,电极电解液匹配等进行调控,从而提高了MXenes基电极材料在锂离子电池、超级电容器及双离子电池中的电化学性能。借助研究结果,深入刨析了“结构-性能-设计”三者之间的关联,加深了对MXenes基材料在电极过程中反应机制的理解,启发新型储能体系的构建。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912;TB34
【图文】：

10]。图1.1 能源所面对的双重挑战[1]Figure1.1 Dualchallengesofenergydevelopment.未来数字化、人工智能、交通电气化将持续发展，以及全球电气化、数字化服务也将成为影响能源发展趋势的重要因素[11-13]。以电力为媒介的新能源的科学发展必须采取一系列全面措施弃旧立新以求突破。为应对风能、水电、地热、太阳能光伏等清洁能源的间歇性，加之电动汽车数量激增都迫切的要求加快大规模能源存储设施以及便携式移动能源存储设备的研发与建设[14-17]。

林大学博士学位论文2图1.2 基于三种不同角度对未来能源趋势的展望[1]。Figure1.2 Prospectsforfutureenergytrendsbasedonthreedifferentperspectives.图1.3 数字化时代可能对能源发展趋势产生影响的技术[1]Figure1.3 Technologiesthatcouldhaveanimpactonthetrendofenergydevelopmentinthedigitalage.

Figure1.2 Prospectsforfutureenergytrendsbasedonthreedifferentperspectives.图1.3 数字化时代可能对能源发展趋势产生影响的技术[1]Figure1.3 Technologiesthatcouldhaveanimpactonthetrendofenergydevelopmentinthedigitalage.

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本文编号：2763709