过渡金属磷（硫）化物的结构设计及电化学性能研究
发布时间：2021-07-06 17:13
当今世界,由于化石燃料的急剧消耗和环境污染的日益严重,开发可再生、清洁、高效的储能技术已成为世界性的问题。锂离子电池由于容量高、寿命长和环境友好等优势,已经作为重要的储能设备,被广泛应用于便携式电子产品、新能源领域。然而,智能设备和电动汽车的飞速发展,对锂离子电池的综合性能,如容量、寿命、功率等也提出了越来越高的需求。目前商用的锂离子电池正负极材料越来越难以满足这些要求,迫切需要开发性能更优的电极材料;另一方面,锂资源储量的日益减少,严重制约了锂离子电池未来的发展。钠离子电池由于钠储量丰富,在价格上有极大的优势,同时工作原理与锂离子电池相似,虽然容量和循环寿命相对较低,但近年来受到越来越多的关注,有希望替代锂离子电池。石墨是商用的锂离子电池负极材料,具有出色的循环稳定性,但相对较低的容量已经不能满足现在对储能材料的需求。另外,由于钠离子的半径和体积远大于锂离子,石墨并不能适用于钠离子电池。因此,开发低成本、高容量的新型负极材料至关重要。在诸多负极材料中,过渡金属磷化物和过渡金属硫化物由于比容量高、价格低廉等优点,备受关注。然而,由于磷化物和硫化物的电导率低,导致其表现出较差的倍率性能。...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图[14]
青岛大学硕士学位论文3料是含钴和镍的层状氧化物，因为它们在高压范围内显示出很高的稳定性，但是钴资源在自然界中的储量少且有毒，这对于批量生产而言是一个突出的缺点；锰具有高的热阈值和出色的倍率性能，但其循环性能较差，因此，通常使用钴、镍和锰的组合来实现各个成分的最佳性能，并且最大程度地减少缺点；氧化钒具有大容量和优异的动力学，然而，在锂的脱嵌过程中，该材料趋于非晶化，这限制了其循环能力；橄榄石材料无毒，容量适中，循环稳定性好，是目前最有前景的正极材料。负极材料包括石墨、合金、金属化合物等[20,21]。1.3钠离子电池简介由于钠的丰富储量和易获取性，以及与锂相似的化学性质，钠离子电池已经出现替代锂离子电池成为下一代储能电池的趋势。有趣的是，在对锂离子电池进行研究的初期，便已开始对钠离子电池进行研究，但是由于后者进程缓慢而锂离子电池取得较大成功，其研究一度中止。虽然钠离子电池与锂离子电池有着相似的储能机理，然而在实际应用中，两者却有很大的不同：钠离子比锂离子大，并且偏振小，因此，在充放电过程中，电极材料的相行为（配位、晶格常数、晶体结构）和扩散属性受到更大的影响，而且钠具有更大的离子尺寸和更低的标准电化学势，导致了钠离子电池更低的能量密度和功率；另一方面，在多种有机溶剂中，钠离子的去溶剂能比锂离子小约30%，电荷转移电阻较小，这可能会促进其电极动力学[8,22-24]。图1.2钠离子电池工作原理示意图[25]。
青岛大学硕士学位论文6图1.3Ni2P@C蛋黄壳纳米复合材料的形貌和其储锂性能。图1.4CoP@NC/rGO杂化材料的形貌和其储锂性能。(a)(b)(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]FeP nanoparticles derived from metal-organic frameworks/GO as high-performance anode material for lithium ion batteries[J]. Man Gao,Xiaowu Liu,Hai Yang,Yan Yu. Science China（Chemistry）. 2018(09)
[2]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[3]Improved Electrochemical Performance Based on Nanostructured SnS2@CoS2–rGO Composite Anode for Sodium-Ion Batteries[J]. Xia Wang,Xueying Li,Qiang Li,Hongsen Li,Jie Xu,Hong Wang,Guoxia Zhao,Lisha Lu,Xiaoyu Lin,Hongliang Li,Shandong Li. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[4]锂离子二次电池的应用和发展[J]. 安平,其鲁. 北京大学学报(自然科学版). 2006(S1)
本文编号：3268643
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图[14]
青岛大学硕士学位论文3料是含钴和镍的层状氧化物，因为它们在高压范围内显示出很高的稳定性，但是钴资源在自然界中的储量少且有毒，这对于批量生产而言是一个突出的缺点；锰具有高的热阈值和出色的倍率性能，但其循环性能较差，因此，通常使用钴、镍和锰的组合来实现各个成分的最佳性能，并且最大程度地减少缺点；氧化钒具有大容量和优异的动力学，然而，在锂的脱嵌过程中，该材料趋于非晶化，这限制了其循环能力；橄榄石材料无毒，容量适中，循环稳定性好，是目前最有前景的正极材料。负极材料包括石墨、合金、金属化合物等[20,21]。1.3钠离子电池简介由于钠的丰富储量和易获取性，以及与锂相似的化学性质，钠离子电池已经出现替代锂离子电池成为下一代储能电池的趋势。有趣的是，在对锂离子电池进行研究的初期，便已开始对钠离子电池进行研究，但是由于后者进程缓慢而锂离子电池取得较大成功，其研究一度中止。虽然钠离子电池与锂离子电池有着相似的储能机理，然而在实际应用中，两者却有很大的不同：钠离子比锂离子大，并且偏振小，因此，在充放电过程中，电极材料的相行为（配位、晶格常数、晶体结构）和扩散属性受到更大的影响，而且钠具有更大的离子尺寸和更低的标准电化学势，导致了钠离子电池更低的能量密度和功率；另一方面，在多种有机溶剂中，钠离子的去溶剂能比锂离子小约30%，电荷转移电阻较小，这可能会促进其电极动力学[8,22-24]。图1.2钠离子电池工作原理示意图[25]。
青岛大学硕士学位论文6图1.3Ni2P@C蛋黄壳纳米复合材料的形貌和其储锂性能。图1.4CoP@NC/rGO杂化材料的形貌和其储锂性能。(a)(b)(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]FeP nanoparticles derived from metal-organic frameworks/GO as high-performance anode material for lithium ion batteries[J]. Man Gao,Xiaowu Liu,Hai Yang,Yan Yu. Science China（Chemistry）. 2018(09)
[2]A Review: Enhanced Anodes of Li/Na-Ion Batteries Based on Yolk–Shell Structured Nanomaterials[J]. Cuo Wu,Xin Tong,Yuanfei Ai,De-Sheng Liu,Peng Yu,Jiang Wu,Zhiming M.Wang. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[3]Improved Electrochemical Performance Based on Nanostructured SnS2@CoS2–rGO Composite Anode for Sodium-Ion Batteries[J]. Xia Wang,Xueying Li,Qiang Li,Hongsen Li,Jie Xu,Hong Wang,Guoxia Zhao,Lisha Lu,Xiaoyu Lin,Hongliang Li,Shandong Li. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[4]锂离子二次电池的应用和发展[J]. 安平,其鲁. 北京大学学报(自然科学版). 2006(S1)
本文编号：3268643
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3268643.html
