高性能锰基负极复合材料的设计制备与锂/钠电性能研究

发布时间：2024-10-03 01:14

　　二十一世纪是经济和科技高速发展的时代,同时也伴随着大量传统化石能源的消耗。如果不开发利用可再生的清洁能源,化石能源在不久的将来必将消耗殆尽,并导致温室效应和严重的环境污染,因此,开发绿色的可再生能源迫在眉睫。由于这些可再生能源的不连续性和间歇性,亟需研发先进的储能设备,以便在任何时间都可以稳定连续的输出电能。在各种储能设备中,锂离子电池（LIBs）由于其高安全、高能量/功率密度、轻便、环保、储能效率高等优势脱颖而出。目前,锂离子电池已经成功的应用于各种电子产品、动力汽车和储能电站等领域。锂离子电池的储能性质主要取决于正极和负极材料,当前商业化使用的负极材料主要是石墨或含少量锡（或硅）的碳基复合材料。为了很好的满足人们对高比能电池的需求,研发具有高理论比容量的负极材料替代低理论比容量的石墨负极(372 mAh g^-1),是提高电池能量密度的关键。在各种负极材料中,基于转化反应的锰基负极材料由于其高的理论比容量(>750 mAh g^-1,是石墨负极材料的两倍)、元素丰度高、环境友好、多电子转移、高度可逆的转化反应、优异的储能性质等优点而被广泛...

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【部分图文】：

图1-1(a)锂金属负极在二次电池中的困境[22]

有高比能的锂/钠电电极材料是实现现代化绿色可持续发展道路的关键，这也符合“十三五”规划的战略需求。1.2锂/钠离子电池发展简介锂离子电池的发展最早可追溯到19世纪70年代，Exxon(埃克森)公司将TiS2作为电极材料实现了锂离子的可逆脱嵌，由于锂枝晶生长、能量密度....

图1-2锂离子电池的内部组成及其工作原理

图1-2锂离子电池的内部组成及其工作原理[23]。应：LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6JohnB.Goodenough教授报道了在容量、循环寿命和磷酸盐类正极材料。石墨材料由于具有低的嵌锂电势稳定的钝化膜，还可循环1000圈以上而成为商业化....

图1-3各类电池的发展路线图

图1-3各类电池的发展路线图[26]。的LiMn2O4[29,30]和橄榄石型的LiFePO4[31-33]，它们在实际应用中传140-170mAhg-1[34]。近年来发展的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiNi0.8Co料的能量密度更高，约20....

图1-4锂离子电池核心材料的发展现状和未来一段时间的发展趋势

图1-4锂离子电池核心材料的发展现状和未来一段时间的发展趋势[37]。大类。前者可分为石墨碳和无定形碳；后者种类众多，有过渡金属基负极、合金极、氮化物负极等。其中，硅基负极复合材料被认为是最有潜力的下一代高比能材料，它的理论比容量高达4200mAhg-1，能够大幅度地提....

本文编号：4006580