四硫化钒与石墨烯复合物的制备及其作锂/钠离子电池负极的性能研究
发布时间：2021-10-23 04:17
当今社会对能源的需求正在显著增长,这种需求迫使研究人员关注不同的能源。锂离子电池具有高比容量,高能量密度和长循环寿命的特点。锂离子电池各个组成部分已经被深入研究开发,但是还不能够满足大型能源消耗应用的要求。钠离子电池由于钠储存量高而备受关注。石墨作为商业锂离子电池负极具有非常稳定的潜力和较长的循环寿命,然而其低比容量和安全问题引起了人们对新能源的担忧。其他负极材料中,过渡金属硫化物的储量丰富,有高的理论容量,但是单独作为负极材料显示出低的容量和差的稳定性。因为会有由体积膨胀和低电导率导致的循环性能差的问题。另外多硫化物溶解在电解质中,在表面上形成钝化层,导致低的离子转移率。石墨烯具有优异的导电性,通过与碳材料的复合来优化材料结构可以解决上述问题。四硫化钒（VS4）具有特殊的链状结构和大的层间距,有应用在锂/钠离子电池中的潜能。本文中制备了纯VS4、不同石墨烯含量的VS4/rGO复合材料,从不同方面探究了纯VS4和复合材料的电化学性能。论文的主要研究内容如下:（1）通过采用溶剂热法,用乙二醇和蒸馏水以1:1的体积比混合的混合液为溶剂,在较低温度下,制备了纯VS4。通过扫描电镜图可以看出纯...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．锂离子电池的构造图解［７］??
提高了电池的性能［６］。??１．２．２锂离子电池的工作原理??下图１－２是生活中常见的一些商用锂离子电池。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??Ｅｘｔｅｒｉｏｒ??＾Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ?Ｃａｔｈｏｄｅ?丨?＇??．??ｎｉ?爹??Ｃａｎ１?Ｃａｔｈｏｄｅ?Ｗ?＊?Ａｎｏｄｅ?Ｃａｎ＊?Ｐｏｕｃｈ?＾?‘祕１?ｍ??图１－２．锂离子电池的构造图解［７］??目前的商业化电池采用类型：圆柱型，棱柱型和袋型（图１－２）。圆柱型电池的??能量密度较高，但棱柱型和袋型电池由于其较小的体积和较高的设计自由度而被广??泛应用［７］。??锂离子电池实际应用时外观结构有多种样式，但其内部构造大体相似。如下??图１－３所示，锂离子电池一般是由电池壳、正负极电极材料、电解液、隔膜和正负??２??
包括层状的化合物ＬｉＭ０２，橄榄石化合物ＬｉＭＰ０４和尖晶石化合物ＬｉＭ２０４，大部分??研究都是在这些材料及其衍生物上进行的［ＭＧ］。??图１－４以层状化合物代表型物质０（：〇０２描绘了这种插层结构。ＬｉＣ〇０２，??ＬｉＮＬｙＣｏＡ，ＬｉＮｉｙＭｎｙＣ〇１．２ｙ０２［１１＾属于这种类型，其中金属氧化物片的实际堆叠??取决于过渡金属和氧阴离子。??ｒＴ＝ｆｎ??图１－４．层状ＬｉＣ〇０２晶体结构［９］??氧阴离子以面心立方晶格的结构进行排列，而阳离子位于晶体中间。Ｍ０２层和??Ｌｉ层交替堆叠。传统的层状氧化物ＬｉＣ〇０２仅能提供约１４０ｍＡｈｆ的容量，是其理??论容量的一半。这是由于当脱去一半以上的Ｌｉ＋时，材料的结构会不稳定。另外，??ＬｉＣｏ０２成本高，反应中的Ｃｏ３＋对环境有害。因此，层状化合物的研究已经从ＵＣ〇０２??转变为其中的Ｃｏ部分或完全被其他过渡金属取代而成衍生物。例如以１：１的比例??混合?ＬｉＮｉ０２?和?ＬｉＭｎ０２，形成层状?ＬｉＮｉ〇．５Ｍｎ〇．５０２［８］。??Ｊｋ?＊?／?■、羞？（???＾?＾?＊／，ｙ??图１－５．尖晶石型ＬｉＭ２０４晶体结构［８］??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池碳基负极材料的研究进展[J]. 张英杰,朱子翼,董鹏,赵少博,章艳佳,杨成云,杨城沣,韦克毅,李雪. 化工进展. 2017(11)
[2]锂离子电池硅碳负极材料的最新研究进展[J]. 刘凡,秦利娟,刘艳侠. 现代化工. 2017(12)
[3]锂离子电池负极材料研究[J]. 蔡奕荃,蔡奕茗. 广东化工. 2017(04)
[4]锂离子电池正极材料高镍LiNi1-x-yCoxMnyO2研究进展[J]. 刘嘉铭,张英杰,董鹏,李雪,夏书标. 硅酸盐学报. 2016(07)
[5]钠离子电池负极材料的研究进展[J]. 杨绍斌,董伟,沈丁,李思南,王中将,张佳民,孙闻,张琴. 中国有色金属学报. 2016(05)
[6]锂离子电池正极材料研究与应用进展[J]. 郭红霞,乔月纯,穆培振. 无机盐工业. 2016(03)
[7]钠离子电池电极材料研究进展[J]. 张宁,刘永畅,陈程成,陶占良,陈军. 无机化学学报. 2015(09)
[8]锂离子电池发展现状及其前景分析[J]. 闫金定. 航空学报. 2014(10)
[9]转化型过渡金属氧化物负极材料的研究进展[J]. 曾晖,王强,王康平,宋金保. 电池工业. 2014(02)
[10]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)
本文编号：3452450
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．锂离子电池的构造图解［７］??
提高了电池的性能［６］。??１．２．２锂离子电池的工作原理??下图１－２是生活中常见的一些商用锂离子电池。??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??Ｅｘｔｅｒｉｏｒ??＾Ｓｅｐａｒａｔｏｒｓ?Ｃａｔｈｏｄｅ?丨?＇??．??ｎｉ?爹??Ｃａｎ１?Ｃａｔｈｏｄｅ?Ｗ?＊?Ａｎｏｄｅ?Ｃａｎ＊?Ｐｏｕｃｈ?＾?‘祕１?ｍ??图１－２．锂离子电池的构造图解［７］??目前的商业化电池采用类型：圆柱型，棱柱型和袋型（图１－２）。圆柱型电池的??能量密度较高，但棱柱型和袋型电池由于其较小的体积和较高的设计自由度而被广??泛应用［７］。??锂离子电池实际应用时外观结构有多种样式，但其内部构造大体相似。如下??图１－３所示，锂离子电池一般是由电池壳、正负极电极材料、电解液、隔膜和正负??２??
包括层状的化合物ＬｉＭ０２，橄榄石化合物ＬｉＭＰ０４和尖晶石化合物ＬｉＭ２０４，大部分??研究都是在这些材料及其衍生物上进行的［ＭＧ］。??图１－４以层状化合物代表型物质０（：〇０２描绘了这种插层结构。ＬｉＣ〇０２，??ＬｉＮＬｙＣｏＡ，ＬｉＮｉｙＭｎｙＣ〇１．２ｙ０２［１１＾属于这种类型，其中金属氧化物片的实际堆叠??取决于过渡金属和氧阴离子。??ｒＴ＝ｆｎ??图１－４．层状ＬｉＣ〇０２晶体结构［９］??氧阴离子以面心立方晶格的结构进行排列，而阳离子位于晶体中间。Ｍ０２层和??Ｌｉ层交替堆叠。传统的层状氧化物ＬｉＣ〇０２仅能提供约１４０ｍＡｈｆ的容量，是其理??论容量的一半。这是由于当脱去一半以上的Ｌｉ＋时，材料的结构会不稳定。另外，??ＬｉＣｏ０２成本高，反应中的Ｃｏ３＋对环境有害。因此，层状化合物的研究已经从ＵＣ〇０２??转变为其中的Ｃｏ部分或完全被其他过渡金属取代而成衍生物。例如以１：１的比例??混合?ＬｉＮｉ０２?和?ＬｉＭｎ０２，形成层状?ＬｉＮｉ〇．５Ｍｎ〇．５０２［８］。??Ｊｋ?＊?／?■、羞？（???＾?＾?＊／，ｙ??图１－５．尖晶石型ＬｉＭ２０４晶体结构［８］??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠离子电池碳基负极材料的研究进展[J]. 张英杰,朱子翼,董鹏,赵少博,章艳佳,杨成云,杨城沣,韦克毅,李雪. 化工进展. 2017(11)
[2]锂离子电池硅碳负极材料的最新研究进展[J]. 刘凡,秦利娟,刘艳侠. 现代化工. 2017(12)
[3]锂离子电池负极材料研究[J]. 蔡奕荃,蔡奕茗. 广东化工. 2017(04)
[4]锂离子电池正极材料高镍LiNi1-x-yCoxMnyO2研究进展[J]. 刘嘉铭,张英杰,董鹏,李雪,夏书标. 硅酸盐学报. 2016(07)
[5]钠离子电池负极材料的研究进展[J]. 杨绍斌,董伟,沈丁,李思南,王中将,张佳民,孙闻,张琴. 中国有色金属学报. 2016(05)
[6]锂离子电池正极材料研究与应用进展[J]. 郭红霞,乔月纯,穆培振. 无机盐工业. 2016(03)
[7]钠离子电池电极材料研究进展[J]. 张宁,刘永畅,陈程成,陶占良,陈军. 无机化学学报. 2015(09)
[8]锂离子电池发展现状及其前景分析[J]. 闫金定. 航空学报. 2014(10)
[9]转化型过渡金属氧化物负极材料的研究进展[J]. 曾晖,王强,王康平,宋金保. 电池工业. 2014(02)
[10]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)
本文编号：3452450
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