硫化钒三维微纳结构的可控构建及其储钠性能研究
发布时间：2021-01-25 02:07
具有多变V价态、金属态特性、大层间距、弱层间结合的二维层状VS2和具有多变V/S价态、高S-含量、大链间距、弱链间结合的一维链状VS4,被视为非常有发展潜力的钠离子电池负极材料。然而,在充放电过程中,VS2和VS4电极材料易于出现粉化和电荷转移迟滞两大问题,导致其循环稳定性和倍率性能较差。针对该问题,本论文通过开发三维微纳结构,利用其空间物理限域特性和组装单体结构可调节性,协同提升了硫化钒（VS2和VS4）的循环稳定性和倍率性能。同时,探索了显微和晶体结构的协同调控机制,阐明了电化学反应原理,揭示了循环稳定性和倍率性能的协同提高机理,建立三维微纳结构-储钠机理-电化学性能的关系模型,进一步提升了硫化钒的电化学性能和拓宽了硫化钒的应用领域。主要成果如下。（1）通过一步水热法成功构筑了晶相VOOH包覆的纳米片自组装的VS2微米花（c-VS2@VOOH）。当将c-VS2@VO...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生活中常见的便携式电子设备及电动交通工具效果图
硫化钒三维微纳结构的可控构建及其储钠性能研究正极： LiCoO2 xLi++ xe-+ Li1-xCoO2（1-1）负极： xLi++ 6C + xe- LixC6（1-2）电池反应： LiCoO2+ 6C Li1-xCoO2+ LixC6（1-3）理想的锂离子电池正极材料应具有：①较高的金属离子氧化还原电位；②足够的 Li+存储位点和畅通的 Li+扩散通道；③稳定的主体结构和良好的可逆性；④不溶于电解液且不与电解液反应；⑤良好的热和电化学稳定性；⑥易获取、低价和环境友好等特点。理想的锂离子电池负极材料应具有：①较低的氧化还原电位以防止锂枝晶；②可逆的 Li+脱嵌通道；③稳定的 Li+存储结构及平稳的充放电电压；④优异的界面稳定性，能与电解液形成稳定的界面膜；⑤良好的热和电化学稳定性；⑥易获取、低价和环境友好等特点。
图 1-3 （a）各化学元素在地壳中的丰度[25]和（b）锂元素在世界上的分布[22]Fig. 1-3 (a) Abundance of chemical elements in earth’s crust[25]and (b) World distribution of lithiumresource[22].1.3 钠离子电池1.3.1 钠离子电池概述其中，由于钠元素蕴藏量大（约占地壳元素储量的 2.36%）、分布广泛、成本低及具有与锂相似物理化学特性（同主族元素，表 1-2）的特点，钠离子电池成为了目前研究最成熟、最有发展前景和最易实现商业化的锂离子电池替代者[25, 30-31]。如图 1-2（b）所示，钠离子电池与锂离子电池具有非常相似的充放电过程与机理。在充电过程中，Na+从正极脱出，经过电解质的传导嵌入负极，使负极处于富 Na+状态，而正极材料中因 Na+的脱出，金属离子化合价态升高以保持电中性。反之则为放电过程，整个过程伴随着电极材料因电子的得失而发生相应的氧化还原反应。然而，由于钠离子较大的离子半径，当将传统用作锂离子电池的电极材料应用于钠离子电池时，它们表现出了较差的电化学性能，增加了寻找合适的钠离子电池电极材料的难度。因此，电极材料是当前钠离子电
本文编号：2998347
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生活中常见的便携式电子设备及电动交通工具效果图
硫化钒三维微纳结构的可控构建及其储钠性能研究正极： LiCoO2 xLi++ xe-+ Li1-xCoO2（1-1）负极： xLi++ 6C + xe- LixC6（1-2）电池反应： LiCoO2+ 6C Li1-xCoO2+ LixC6（1-3）理想的锂离子电池正极材料应具有：①较高的金属离子氧化还原电位；②足够的 Li+存储位点和畅通的 Li+扩散通道；③稳定的主体结构和良好的可逆性；④不溶于电解液且不与电解液反应；⑤良好的热和电化学稳定性；⑥易获取、低价和环境友好等特点。理想的锂离子电池负极材料应具有：①较低的氧化还原电位以防止锂枝晶；②可逆的 Li+脱嵌通道；③稳定的 Li+存储结构及平稳的充放电电压；④优异的界面稳定性，能与电解液形成稳定的界面膜；⑤良好的热和电化学稳定性；⑥易获取、低价和环境友好等特点。
图 1-3 （a）各化学元素在地壳中的丰度[25]和（b）锂元素在世界上的分布[22]Fig. 1-3 (a) Abundance of chemical elements in earth’s crust[25]and (b) World distribution of lithiumresource[22].1.3 钠离子电池1.3.1 钠离子电池概述其中，由于钠元素蕴藏量大（约占地壳元素储量的 2.36%）、分布广泛、成本低及具有与锂相似物理化学特性（同主族元素，表 1-2）的特点，钠离子电池成为了目前研究最成熟、最有发展前景和最易实现商业化的锂离子电池替代者[25, 30-31]。如图 1-2（b）所示，钠离子电池与锂离子电池具有非常相似的充放电过程与机理。在充电过程中，Na+从正极脱出，经过电解质的传导嵌入负极，使负极处于富 Na+状态，而正极材料中因 Na+的脱出，金属离子化合价态升高以保持电中性。反之则为放电过程，整个过程伴随着电极材料因电子的得失而发生相应的氧化还原反应。然而，由于钠离子较大的离子半径，当将传统用作锂离子电池的电极材料应用于钠离子电池时，它们表现出了较差的电化学性能，增加了寻找合适的钠离子电池电极材料的难度。因此，电极材料是当前钠离子电
本文编号：2998347
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