磷化铁和二氧化锰基复合材料的电化学储能研究
发布时间：2020-12-11 03:34
作为两种典型的电化学储能装置,锂离子和钠离子电池具有污染小、体积小和维护成本低等优点。为了满足日益增长的储能需求,需要探索性能更加优异的负极材料以提升电池的整体性能。本论文主要开展对过渡金属磷化物和氧化物的储能研究,通过纳米阵列结构设计和构筑复合材料,提高它们的钠离子传输系数和电子电导性,进而提升它们作为锂离子和钠离子电池负极材料的电化学性能。针对FeP粉末材料的钠离子传输系数较低(10-13 cm2 s-1),储钠体积变化较大（>202%）的问题,我们设计了原位生长于Ti片上的FeP纳米棒阵列（FeP NRs/Ti）。该纳米棒阵列设计使得FeP的钠离子传输系数达到10-12 cm2 s-1,比涂布在铜箔上的FeP粉末高出了一个数量级。FeP NRs/Ti在2 A g-1电流密度下可逆容量达196.2 mAh g-1（钠离子半电池测试）。FeP与Ti片紧密的化学作用有助于维持材料的形貌...
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LiCoO2(a)、LiMn2O4(b)和LiFePO4(c)的晶体结构图
1-2 (a)石墨的晶体结构图；(b) Li4Ti5O12的晶体结构图[42]；(c)锂离子在 Li4Ti5O12中的迁径[34]。合金化类型锂离子电池负极材料的理论比容量要高于嵌入脱出型材料，典有 Si、Ge 和 Sn 等，它们对应的理论容量分别为 4200mAh g-1、1600mAh mAh g-1[43,44]。虽然合金化负极材料的理论容量较高，但较大的体积变化和较低的电导率极大限制了它们的进一步发展[33,45]。毫无疑问，体积变化问题材料面临的首要挑战，因为[46,47]：（1）体积变化大容易导致活性材料晶体结造成电化学活性的损失；（2）大的体积变化容易使已经形成的 SEI 膜发生变导致新的表面暴露在电解液中，造成 Li+的不可逆损失；（3）活性材料反复膨胀和收缩易导致活性材料脱离集流体。图 1-3 比较了嵌入脱出型材料（石i5O12）和典型合金化材料（Si、Ge 和 Sn）的储锂前后体积变化情况。从图出，Si 的体积变化最大，高达 270%。为了解决这个问题，崔屹课题组提出
图 1-3 不同负极材料储锂前后的体积变化。M-X 键的离子性决定了该类材料的储锂电位范围为化反应材料的理论容量一般高于嵌入脱出型材料，这物都是潜在的锂离子电池负极材料[51]。从热力学角度易生成的，然而，该反应的逆过程却比较难发生[51]。锂可逆性的关键在于形成电化学活性强的金属 M 来4 形象地描绘了这一过程。
本文编号：2909833
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LiCoO2(a)、LiMn2O4(b)和LiFePO4(c)的晶体结构图
1-2 (a)石墨的晶体结构图；(b) Li4Ti5O12的晶体结构图[42]；(c)锂离子在 Li4Ti5O12中的迁径[34]。合金化类型锂离子电池负极材料的理论比容量要高于嵌入脱出型材料，典有 Si、Ge 和 Sn 等，它们对应的理论容量分别为 4200mAh g-1、1600mAh mAh g-1[43,44]。虽然合金化负极材料的理论容量较高，但较大的体积变化和较低的电导率极大限制了它们的进一步发展[33,45]。毫无疑问，体积变化问题材料面临的首要挑战，因为[46,47]：（1）体积变化大容易导致活性材料晶体结造成电化学活性的损失；（2）大的体积变化容易使已经形成的 SEI 膜发生变导致新的表面暴露在电解液中，造成 Li+的不可逆损失；（3）活性材料反复膨胀和收缩易导致活性材料脱离集流体。图 1-3 比较了嵌入脱出型材料（石i5O12）和典型合金化材料（Si、Ge 和 Sn）的储锂前后体积变化情况。从图出，Si 的体积变化最大，高达 270%。为了解决这个问题，崔屹课题组提出
图 1-3 不同负极材料储锂前后的体积变化。M-X 键的离子性决定了该类材料的储锂电位范围为化反应材料的理论容量一般高于嵌入脱出型材料，这物都是潜在的锂离子电池负极材料[51]。从热力学角度易生成的，然而，该反应的逆过程却比较难发生[51]。锂可逆性的关键在于形成电化学活性强的金属 M 来4 形象地描绘了这一过程。
本文编号：2909833
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