基于镍/锡的金属氧化物和硒化物微纳材料的制备及其储能性能研究

发布时间：2024-03-27 05:13

　　随着全球化石燃料的逐步消耗和人类对能量需求的日益增长,开发清洁的能量存储体系显得尤为重要。锂离子电池,作为一种高效的储能体系,目前已被成功商业化应用在小型便携式的电子设备上。但是,锂离子电池在能量/功率密度方面难以满足大型设备的要求,因此,开发新型的高容量的电极材料是解决上述问题的关键。目前,商业化石墨负极材料比容量低,探寻高容量的负极材料尤为重要。锂在地壳中储量有限等问题也是限制锂离子电池大规模应用的障碍,除锂离子电池外,钠离子电池同锂离子电池具有相似反应机理,钠在地壳中储量远高于锂,而且对环境友好,因此钠离子电池具有非常大的应用潜力,但是锂离子电池体系适用的负极材料部分难以直接应用于钠离子电池方面,因此开发高容量的钠电负极材料非常重要。锂电负极方面,转换机制和合金机制的材料均具有较高的比容量,被认为具有很大的应用潜力,尤其是镍基、锡基等氧化物材料。如NiO理论比容量718 mAh g-1 SnO2理论比容量774mAhg-1,镍和锡具有在地壳中储量相对较高和对环境友好等优点,但是镍基、锡基氧化物材料导电性较差且反应过程存在体积膨胀问题,如锡基材料合金-脱合金过程中体积膨胀率高达35...

【文章页数】：179 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２．?（ａ）微米级Ｓｉ颗粒和（ｂ）经研磨之后的Ｓｉ的ＳＥＭ图，（ｃ）碳包覆的纳??米Ｓｉ的ＨＲＴＥＭ图，（ｅ）?Ｓｉ／Ｃ产品的光学照片，Ｓｉ／Ｃ复合材料的（ｆ，?ｇ）?ＳＥＭ??图，（ｈ）横截面ＳＥＭ图和（ｍ）电化学性能＿

?通过结合便捷和低成本的砂磨、球磨和喷雾干燥几种工艺，合成了新型的Ｓｉ／Ｃ??复合微球１４６］，如图１－２所示。Ｓｉ／Ｃ微球复合材料由于具有三维导电网络以及较大??的振实密度，其在高面载量（８．５?ｍｇ?ｃｍ＿２）情况下，仍然保持优异的电化学性能，??而且Ｓｉ／Ｃ－ＬｉＮｉａ５Ｃ....

图１－３．钠离子电池工作原理示意图［５６］

充电时，Ｎａ＋从正极材料中脱出，经电解液和隔膜嵌入负极材料中，??此时，电子由正极转移至负极，实现充电；相反的过程，实现放电［５６】，上述过??程如图１－３所示。??Ｃｈａｒｇｅ??—［．？?．．．．．．命??？??＇２＊２＾?｜?”??ｅ．Ｊｋ?＾?ｅ．??Ａｌ?Ｃａｔｈｏｄｅ....

图１－５．?Ｓｎ－Ｎ掺杂碳微米笼⑷示意图，（ｂ，?ｃ）?ＳＥＭ，（ｄ）?１?Ａｇ＿１下循环性能［９９］

而且还可以防止纳米颗粒的聚集，从而保持材料结构的稳定［９８］。如Ｃｈｅｎ??等人通过喷雾干燥结合热处理的方法合成了?Ｓｎ－Ｎ掺杂的Ｃ微米笼复合材料作为??钠电负极［９９１如图１－５所示，良好的电化学性能主要归因于Ｓｎ／Ｎ－掺杂的碳微米??笼结构，合成过程中ＮａＣ．ｌ的使用及后续的....

图１－６．?（ａ－ｃ）和（ｂ－ｆ）分别为ｃ－Ｓｂ／Ｃ和ａ－Ｓｂ／Ｃ复合材料的ＳＥＭ和ＨＲＴＥＭ照片，??

ｇ—１，如图１－６所示；Ｗａｎｇ课题组合成了红磷／单壁碳纳米管（ＳＷＣＮＴ）复合材??料［１（）１］，作者通过改性的蒸发－凝聚的方法将红磷均匀的分布于相互缠绕的??ＳＷＣＮＴ之间，由于非破坏性的工艺，使得高导电性和高机械强度的ＳＷＣＮＴ网??络得到相对完整地保留，提高了复合材料的....

本文编号：3940238