VA族纳米电极材料的设计合成及储锂/钠性能研究
发布时间：2021-08-29 17:58
随着人们生活水平的不断提高,便携式电子产品在人们日常生活中得到了广泛的使用。锂离子电池因为质量轻、容量高、寿命长的优点,成为当前最为流行的便携式储能设备。伴随着锂离子电池的大量使用,锂资源的储量不足和分布不均衡问题,限制了其未来的可持续发展。而钠资源储量大、分布广泛、成本低,因此钠离子电池引起人们越来越多的关注,它被视为锂离子电池的重要补充和替代选择。石墨是当前锂电池普遍使用的负极材料,但是其较低的储锂容量(372 mAh g-1)和储钠容量(35 mAh g-1),极大地限制了其在储锂/钠负极材料上的应用。VA族合金（锑、铋、磷等）负极材料具有较高的理论比容量,然而这些材料在循环过程中较大的体积变化会引起合金材料的粉碎,导致其较差的循环性能。合金材料的纳米化可以有效地缓冲体积膨胀带来的应力变化,抑制电极材料粉化,进而提高合金电极的循环性能。在本论文中,我们设计并合成了几种不同的VA族纳米负极材料,这些材料表现了优异的电化学储锂/钠性能,主要内容和创新点总结如下:（1）我们采用液相剥离方法制备了少层锑烯（FLA）,该材料表现出优异的储钠性能。...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
常见几种电池能量-功率比较图
图 1.2 LiCoO2正极和石墨负极组成的锂离子电池的示意图[21]。igure 1.2 The schematic diagram of LiCoO2anode and graphite anode for lithium ion batter 锂离子电池电极材料的研究概况.1 锂离子电池正极材料正极材料：正极材料性能的好坏会直接影响到全电池的综合性能，优异的一般需要满足以下特点[26,27]：1）电压平台要高；2）材料在 Li+的脱出和嵌入电过程中结构保持稳定；3）较高的质量或者体积比容量。锂离子电池正极材料按照其结构类型主要分为：层状结构、尖晶石相结构结构和 Tavorite 结构[28]。
华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文置，Li+可以在 CoO6层间进行自由的嵌入和脱出，而晶体的结构保持稳定不的理论容量（质量比容量：274 mAh g-1，体积比容量 1363 mAh cm-3）和良稳定性，使得 LCO 成为一种优异的正极材料[31,32]。但是钴的成本比较高，成本让消费者更好的接受产品，因此在锂离子电池商品化过程中，需要设其他可替代LCO的正极材料。例如Shaju等人使用了更为廉价的Mn和Ni元出了三元大孔 LiNixCo1-2xMnxO2材料，容量高达 277 mAh g-1，并且 Ni、M三者的比例可以根据需要进行调控，三元材料为锂离子电池电池正极料的发一个非常有前景的方向[14,33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]室温钠离子储能电池电极材料研究进展[J]. 王跃生,容晓晖,徐淑银,胡勇胜,李泓,陈立泉. 储能科学与技术. 2016(03)
[2]磷基复合负极在二次电池中的研究进展[J]. 李骄阳,王莉,何向明. 化学进展. 2016(Z2)
[3]我国铋的工业生产和综合利用现状[J]. 白猛,纪宏巍,李光明,徐丰平. 铜业工程. 2015(02)
[4]物理储能技术的市场现状及发展前景[J]. 张静,李岱昕. 储能科学与技术. 2015(02)
[5]钠离子储能电池关键材料[J]. 金翼,孙信,余彦,丁楚雄,陈春华,官亦标. 化学进展. 2014(04)
[6]钠离子电池:储能电池的一种新选择[J]. 李慧,吴川,吴锋,白莹. 化学学报. 2014(01)
[7]储能技术发展概况研究[J]. 陈玉和. 能源研究与信息. 2012(03)
博士论文
[1]锂/钠离子电池负极材料的设计及性能研究[D]. 周丹.北京科技大学 2017
[2]碳素材料储钠研究[D]. 管赵如鑫.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2017
[3]高性能锂（钠）离子电池碳基及合金类负极材料的制备及研究[D]. 李维汉.中国科学技术大学 2016
[4]铋单质共生多形体结构及性能研究[D]. 舒予.燕山大学 2016
[5]高能量锂电池材料的制备及性能研究[D]. 唐梦璇.上海大学 2016
[6]钠/锂离子电池负极材料的制备与改性研究[D]. 邹崴.电子科技大学 2016
[7]锂离子电池过渡金属氧化物负极材料的制备及其电化学性能表征[D]. 吕晓欣.苏州大学 2016
[8]钼基复合物纳米结构的构筑及其储锂/钠性能研究[D]. 熊小芹.华中科技大学 2015
[9]层状过渡金属氧化物的储钠反应性质研究[D]. 苑丁丁.武汉大学 2015
[10]纳米尺寸对材料力学与热力学特性影响的研究[D]. 于晓华.昆明理工大学 2014
本文编号：3371117
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
常见几种电池能量-功率比较图
图 1.2 LiCoO2正极和石墨负极组成的锂离子电池的示意图[21]。igure 1.2 The schematic diagram of LiCoO2anode and graphite anode for lithium ion batter 锂离子电池电极材料的研究概况.1 锂离子电池正极材料正极材料：正极材料性能的好坏会直接影响到全电池的综合性能，优异的一般需要满足以下特点[26,27]：1）电压平台要高；2）材料在 Li+的脱出和嵌入电过程中结构保持稳定；3）较高的质量或者体积比容量。锂离子电池正极材料按照其结构类型主要分为：层状结构、尖晶石相结构结构和 Tavorite 结构[28]。
华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文置，Li+可以在 CoO6层间进行自由的嵌入和脱出，而晶体的结构保持稳定不的理论容量（质量比容量：274 mAh g-1，体积比容量 1363 mAh cm-3）和良稳定性，使得 LCO 成为一种优异的正极材料[31,32]。但是钴的成本比较高，成本让消费者更好的接受产品，因此在锂离子电池商品化过程中，需要设其他可替代LCO的正极材料。例如Shaju等人使用了更为廉价的Mn和Ni元出了三元大孔 LiNixCo1-2xMnxO2材料，容量高达 277 mAh g-1，并且 Ni、M三者的比例可以根据需要进行调控，三元材料为锂离子电池电池正极料的发一个非常有前景的方向[14,33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]室温钠离子储能电池电极材料研究进展[J]. 王跃生,容晓晖,徐淑银,胡勇胜,李泓,陈立泉. 储能科学与技术. 2016(03)
[2]磷基复合负极在二次电池中的研究进展[J]. 李骄阳,王莉,何向明. 化学进展. 2016(Z2)
[3]我国铋的工业生产和综合利用现状[J]. 白猛,纪宏巍,李光明,徐丰平. 铜业工程. 2015(02)
[4]物理储能技术的市场现状及发展前景[J]. 张静,李岱昕. 储能科学与技术. 2015(02)
[5]钠离子储能电池关键材料[J]. 金翼,孙信,余彦,丁楚雄,陈春华,官亦标. 化学进展. 2014(04)
[6]钠离子电池:储能电池的一种新选择[J]. 李慧,吴川,吴锋,白莹. 化学学报. 2014(01)
[7]储能技术发展概况研究[J]. 陈玉和. 能源研究与信息. 2012(03)
博士论文
[1]锂/钠离子电池负极材料的设计及性能研究[D]. 周丹.北京科技大学 2017
[2]碳素材料储钠研究[D]. 管赵如鑫.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2017
[3]高性能锂（钠）离子电池碳基及合金类负极材料的制备及研究[D]. 李维汉.中国科学技术大学 2016
[4]铋单质共生多形体结构及性能研究[D]. 舒予.燕山大学 2016
[5]高能量锂电池材料的制备及性能研究[D]. 唐梦璇.上海大学 2016
[6]钠/锂离子电池负极材料的制备与改性研究[D]. 邹崴.电子科技大学 2016
[7]锂离子电池过渡金属氧化物负极材料的制备及其电化学性能表征[D]. 吕晓欣.苏州大学 2016
[8]钼基复合物纳米结构的构筑及其储锂/钠性能研究[D]. 熊小芹.华中科技大学 2015
[9]层状过渡金属氧化物的储钠反应性质研究[D]. 苑丁丁.武汉大学 2015
[10]纳米尺寸对材料力学与热力学特性影响的研究[D]. 于晓华.昆明理工大学 2014
本文编号：3371117
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