过渡金属磷化物制备及其在电化学储能领域的应用

发布时间：2021-06-21 05:03

　　为了满足人们对高能量密度二次电池的迫切要求,高能锂离子电池（LIBs）和锂硫电池（LSBs）被广泛关注。锂离子电池具有重量轻、循环寿命长以及自放电小等优点,被认为是一种具有发展前景的电化学能源储存装置,但因其传统的电极材料具有较低的比容量,限制了其在大功率设备中的广泛应用。锂硫（Li-S）电池具有理论比容量高(1672 mAh g^-1)、资源丰富、成本低且环境友好等优势,使其成为一种具有发展潜力的能源储存装置,然而,Li-S电池由于多硫化物的溶解和穿梭效应会导致活性物质损失和正极结构的改变,从而影响其循环寿命。因此,探索新型的兼具高本征电导率、高比容量的锂离子电池负极材料和能限制多硫化物溶解和穿梭效应的复合材料,实现锂离子电池及锂硫电池的高能量及高功率输入输出,对加快我国动力电池发展及在世界格局中“弯道超车”战略具有重要意义。因此,本文针对目前锂离子电池和锂硫电池电极材料存在的缺陷,设计并合成了一系列基于过渡金属磷化物的新型电极材料,并对其结构、电化学性能及反应机制进行了研究分析。具体研究内容如下:1、设计并合成了具有多孔多通道三维（3D）结构的FeP@C/rGO... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

电池的能量比较图

第 1 章 绪论能量密度是未来的发展方向。目前常见的可充电电池主要包括以下四种（如图 1.2 所示）[15-17]：（1）铅酸蓄电池，该电池的出现时间相对来说最早，其工作电压约为 2 V，具有内阻小、容量大和价格低廉等优点，它的缺点是体积大，质量重，而且深度放电对电池本身具有损害；（2）镍镉电池，其电压约为 1.2 V，优点是使用寿命长，循环稳定，缺点是有较强的记忆效应，而且对环境有污染；（3）镍氢电池，该类电池容量高，污染小，记忆效应较小，但成本较高，容易爆炸使得安全性低下。（4）锂离子电池，其电压在 3.6 V 以上，锂离子电池的优点是其质量能量密度和体积能量密度都很高，而且其容量为同重量的镍氢电池的 1.5 倍，此外比较环保，适用于多种对电池性能要求较高的场合。相比较而言，锂离子电池具有更大的优势和应用潜能[18, 19]。

以保证足够的化学和电化学稳定性；另外，对电解备足够的吸液保湿能力；再次，需要具有好的力学性能强度等；最后，需要具有好的热稳定性和自动关断保护的电解液为有机溶剂，因此其用到的隔膜需要耐有机溶聚烯烃多孔膜。如 PE 膜、PP 膜等[27]。解液：锂离子电池运行的一个关键问题是电解质溶液的选锂离子电池的正、负极之间输送锂离子，优异的电解液一、与电极材料相容，不发生化学反应；二、有较好的导；四、耐受温度范围宽。二十多年前，烷基碳酸酯被发的溶剂[28, 29]。图 1.3 给出了有关烷基碳酸酯的几种结构式）和碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙酯（EMC）或碳酸二乙混合物为溶剂，以锂盐、六氟磷酸锂（LiPF6）作为溶质准电解质溶液是电解液发展史上的一个重要发现。使用化现象，从而使得溶剂本身的电化学稳定性得以被探索[3


本文编号：3240032