基于双金属钙钛矿氟化物电极材料的制备及其储能特性研究
发布时间：2020-12-07 00:20
匮乏的不可再生能源已不能满足当下电子信息和新能源汽车的高速发展需求,寻找绿色高效的储能体系一直是人们所关注的焦点,也是当下科学研究的热门课题。锂离子电池和超级电容器是当前运用最广泛且最有效的储能设备。基于传统过渡金属基的电极材料由于稳定性较差、倍率性能不高,应用领域也较单一,这极大限制了其广泛应用。因此,开发新型电极材料并应用在不同储能体系是满足高效储能所必须的。本论文合成了两类不同钙钛矿氟化物的新型电极材料,分别应用在水系超级电容器以及包括锂离子电池、锂离子电容器和双离子电池在内的有机系锂离子储能体系中。利用钙钛矿中的金属-氟键高稳定性以及双金属间的协同效应来提高材料的电化学性能,对材料进行电化学性能测试的同时还结合多项物理表征对储能机制做了初步研究。主要内容如下:1.通过溶剂热法制备了不同钴、锰比例的双金属钙钛矿氟化物K-Co-Mn-F（Co:Mn=1:0,12:1,6:1,3:1,1:1,1:3,0:1）。当进行单电极测试时K-Co-Mn-F（Co:Mn=6:1）电极材料表现出相对最大的比电量(113 C g-1/1 A g-1),出色...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的结构
生反应的双电容电容器不同，它还能在材料内部发生反应，使材料利用而存储更多的能量。其电极材料最常见有过渡金属氧化物和导见的有 RuO2[35, 36]、NiO[37]、Co3O4[38]、MnO2[39, 40]、Fe2O3[41]、V2O或三元过渡金属基氧化物。导电聚合物常见的有聚吡咯、聚苯胺、衍生物[44-47]等。
功率密度高于传统锂离子电池。双离子电池不同于传统锂离子电单一 Li+作载流子在正负极之间发生反应进行储能，而是由正、负离子极发生反应进行储能。除此之外，科研人员还对新型电解液进行尝试，决电极与电解液之间界面的问题。其实这么做的最终目的都是寻找一种、安全的储能器件以满足新时期大家对能源的需求。.1 锂离子电池的储能机理实验室常见的锂离子电池的主要组成部分和超级电容器一样包括电极体、隔膜、电解液和外壳部分。图 1.3 展示的是第一代商业化的锂离子作原理图[66]。当外接电源时，Li+从钴酸锂正极材料体相的晶格中脱离出电解液穿过隔膜到负极材料石墨的晶格中，与此同时为了保持整个体系外电路电子会从正极到达负极。放电时，过程相反。在整个过程中，逆的进行往复的脱出嵌入过程并不会破坏晶体结构，只会改变材料的Li+这种往复运动，就像来回摆动的摇椅，所以锂离子电池又被形象的电池[67]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[2]Electrochemical performance of aluminum niobium oxide as anode for lithium-ion batteries[J]. Qi Wang,Fu-Chi Wang,Xing-Wang Cheng. Rare Metals. 2016(03)
[3]超级电容器的现状及发展趋势[J]. 余丽丽,朱俊杰,赵景泰. 自然杂志. 2015(03)
[4]双钙钛矿La2CoNiO6无机纳米纤维的制备及超级电容器性能[J]. 吴艳波,毕军,魏斌斌. 物理化学学报. 2015(02)
[5]不同测试技术下超级电容器比电容值的计算[J]. 米娟,李文翠. 电源技术. 2014(07)
[6]欠电位沉积研究进展[J]. 郭雷,谭建红,李文坡,胡舸,张胜涛. 化学进展. 2013(11)
[7]电化学混合电容器[J]. 邓梅根,汪斌华,胡永达,杨邦朝. 电池. 2004(04)
[8]锂离子电池的应用开发[J]. 赵健,杨维芝,赵佳明. 电池工业. 2000(01)
本文编号：2902267
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的结构
生反应的双电容电容器不同，它还能在材料内部发生反应，使材料利用而存储更多的能量。其电极材料最常见有过渡金属氧化物和导见的有 RuO2[35, 36]、NiO[37]、Co3O4[38]、MnO2[39, 40]、Fe2O3[41]、V2O或三元过渡金属基氧化物。导电聚合物常见的有聚吡咯、聚苯胺、衍生物[44-47]等。
功率密度高于传统锂离子电池。双离子电池不同于传统锂离子电单一 Li+作载流子在正负极之间发生反应进行储能，而是由正、负离子极发生反应进行储能。除此之外，科研人员还对新型电解液进行尝试，决电极与电解液之间界面的问题。其实这么做的最终目的都是寻找一种、安全的储能器件以满足新时期大家对能源的需求。.1 锂离子电池的储能机理实验室常见的锂离子电池的主要组成部分和超级电容器一样包括电极体、隔膜、电解液和外壳部分。图 1.3 展示的是第一代商业化的锂离子作原理图[66]。当外接电源时，Li+从钴酸锂正极材料体相的晶格中脱离出电解液穿过隔膜到负极材料石墨的晶格中，与此同时为了保持整个体系外电路电子会从正极到达负极。放电时，过程相反。在整个过程中，逆的进行往复的脱出嵌入过程并不会破坏晶体结构，只会改变材料的Li+这种往复运动，就像来回摆动的摇椅，所以锂离子电池又被形象的电池[67]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[2]Electrochemical performance of aluminum niobium oxide as anode for lithium-ion batteries[J]. Qi Wang,Fu-Chi Wang,Xing-Wang Cheng. Rare Metals. 2016(03)
[3]超级电容器的现状及发展趋势[J]. 余丽丽,朱俊杰,赵景泰. 自然杂志. 2015(03)
[4]双钙钛矿La2CoNiO6无机纳米纤维的制备及超级电容器性能[J]. 吴艳波,毕军,魏斌斌. 物理化学学报. 2015(02)
[5]不同测试技术下超级电容器比电容值的计算[J]. 米娟,李文翠. 电源技术. 2014(07)
[6]欠电位沉积研究进展[J]. 郭雷,谭建红,李文坡,胡舸,张胜涛. 化学进展. 2013(11)
[7]电化学混合电容器[J]. 邓梅根,汪斌华,胡永达,杨邦朝. 电池. 2004(04)
[8]锂离子电池的应用开发[J]. 赵健,杨维芝,赵佳明. 电池工业. 2000(01)
本文编号：2902267
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