黑磷基负极材料在碱金属离子电池中的应用与研究

发布时间：2023-04-16 14:56

　　随着化石能源的逐渐枯竭,以及汽车尾气排放量日益增加导致的城市环境污染问题,开发绿色可再生利用的新能源体系尤其重要。其中,二次碱金属离子电池体系在近些年的新能源发展中占据着举足轻重的地位。锂离子电池作为碱金属离子电池中能量密度最高的电池体系,已广泛应用于电动汽车、电子设备等领域,但是其有限的能量密度和较慢的充放电速率限制了电动汽车的续航里程和进一步的普及,因此寻找高比能的负极材料将是提高锂离子电池比容量及倍率性能的关键;钠/钾离子电池作为非常有潜力的锂离子电池替代者,将非常有希望在大规模储能领域应用(间歇式发电场景比如风力发电、太阳能发电等),同样,开发出高容量及循环稳定性的负极材料将有利于增加钠/钾离子电池进一步应用的可能性。黑磷材料作为新兴的二维材料,具有优异的电子/离子电导以及高的理论容量(在储锂/钠/钾时理论容量均为2596mAhg-1),因此其具有非常大的潜力作为锂/钠/钾离子电池负极材料。但是黑磷基负极材料在充放电过程中结构稳定性差,表界面不可控,导致差的循环稳定性;同时其储能机制复杂,不利于进一步优化材料。因此本论文通过对黑磷在锂/钠/钾离子电池中的电化学特征进行对比研究,...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 碱金属离子电池概述
        1.1.1 锂离子电池概述
        1.1.2 钠/钾离子电池概述
    1.2 碱金属离子负极材料
        1.2.1 锂离子电池负极材料
        1.2.2 钠离子电池负极材料
        1.2.3 钾离子电池负极材料
    1.3 黑磷负极材料概述
    1.4 选题依据与研究内容
    参考文献
第二章 实验仪器及方法
    2.1 本论文用到的实验药品
    2.2 本论文用到的实验仪器
    2.3 材料的特殊研究方法
        2.3.1 X射线吸收谱(XAS)
        2.3.2 飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)
    2.4 电池组装与性能测试
        2.4.1 电池组装
        2.4.2 XAS原位电池组装
        2.4.3 恒电流间歇滴定测试
        2.4.4 电导率测试
第三章 黑磷在不同碱金属离子电池中电化学行为的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 结构表征
        3.2.3 电化学性能表征
        3.2.4 理论计算
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 界面调控的黑磷-石墨-聚合物负极材料用于高性能锂离子电池
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 结构表征
        4.2.3 电化学性能表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 聚苯胺包覆的黑磷-石墨复合材料在钠离子电池中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 结构表征
        5.2.3 电化学性能表征
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3791470