硫掺杂或硫化物复合碳材料的设计及储能研究
发布时间：2021-06-26 16:22
锂离子电池具有高输出电压、高能量密度等优势而广泛用于移动电子设备中。近年随着电动汽车行业发展,锂电池应用规模进一步扩大。然而,有限的锂资源和过高的价格是锂电池发展的瓶颈。钠/钾与锂具有相似的物理化学性质且资源丰富,因此钠/钾离子电池最有可能成为新型二次电池。石墨是商业化锂离子电池负极材料,但其储Na+/K+容量低。无定形碳具有丰富的缺陷和微孔结构,能够实现Na+/K+的可逆存储。而对碳基材料进行杂原子修饰等是实现其高容量和高可逆性储能的重要因素。此外,过渡金属硫化物由于其高比容量也被认为是潜在的电极材料。但硫化物导电率低,体积效应明显,导致电极不稳定,因此对其进行结构修饰和改性,如碳包覆,掺杂,以及结构纳米化、多孔化等方法是提高其性能的有效手段。因此基于上述考虑,为了合成具有高性能储Li+/Na+/K+负极材料,本论文从硫掺杂、硫化物修饰等方面研究了多孔碳球、碳纤维复合材料的设计、合成、储能机理,探索了复合材料作为全电池负极的性能,取...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LiCoO2-Graphite（钴酸锂-石墨）体系锂离子电池工作原理[6]
硫掺杂或硫化物复合碳材料的设计及储能研究6图1.2下一代锂离子电池负极材料的选择：电位和相应容量（图JunLu等[7]，有修改）图1.3锂电池负极储锂机制：嵌入型、合金化型、转变反应及相应材料优缺点[7]如果仅从容量的角度来考虑，显然金属Li是最为理想的负极，但是在电化学过程中极易形成的Li枝晶，会引发电池内部短路，导致严重的安全问题；另一方面，硅也具有最高的理论比容量（4200mAhg1），但是其差的导电性和在储锂过程中所带来的严重体积膨胀会导致电极极易粉化失活。虽然对这些材料的研究一直未停止，但目前它们也还没达到商业化应用的成熟度。因此，寻找和开发具有更高可逆比容量的负极材料是一个不断探索的过程。根据负极材料与Li+的化学反应机理可以将其归纳为主要的三类：嵌入型负极、合金化型负极和转变反应型[8]，其详细应用及其优势和缺点如图1.3所示。
硫掺杂或硫化物复合碳材料的设计及储能研究6图1.2下一代锂离子电池负极材料的选择：电位和相应容量（图JunLu等[7]，有修改）图1.3锂电池负极储锂机制：嵌入型、合金化型、转变反应及相应材料优缺点[7]如果仅从容量的角度来考虑，显然金属Li是最为理想的负极，但是在电化学过程中极易形成的Li枝晶，会引发电池内部短路，导致严重的安全问题；另一方面，硅也具有最高的理论比容量（4200mAhg1），但是其差的导电性和在储锂过程中所带来的严重体积膨胀会导致电极极易粉化失活。虽然对这些材料的研究一直未停止，但目前它们也还没达到商业化应用的成熟度。因此，寻找和开发具有更高可逆比容量的负极材料是一个不断探索的过程。根据负极材料与Li+的化学反应机理可以将其归纳为主要的三类：嵌入型负极、合金化型负极和转变反应型[8]，其详细应用及其优势和缺点如图1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Improved Na+/K+ Storage Properties of ReSe2–Carbon Nanofibers Based on Graphene Modifications[J]. Yusha Liao,Changmiao Chen,Dangui Yin,Yong Cai,Rensheng He,Ming Zhang. Nano-Micro Letters. 2019(02)
[2]国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J]. 刘丽君,王登红,刘喜方,李建康,代鸿章,闫卫东. 中国地质. 2017(02)
[3]锂离子之外:钠和镁离子电池的电极材料（英文）[J]. Robert C.Massé,Evan Uchaker,曹国忠. Science China Materials. 2015(09)
[4]石墨烯材料的储锂行为及其潜在应用[J]. 闻雷,刘成名,宋仁升,罗洪泽,石颖,李峰,成会明. 化学学报. 2014(03)
[5]纳米技术与可持续发展[J]. 郭艳玲. 中国发展. 2004(02)
博士论文
[1]碳基复合纤维的合成及其储锂/钠性能[D]. 梁娇娇.湖南大学 2018
[2]复合电极材料的制备及其高倍率电化学储能研究[D]. 梅琳.湖南大学 2016
硕士论文
[1]单壁碳纳米管在磁场中的物理性质[D]. 于洋.河北科技大学 2019
本文编号：3251667
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LiCoO2-Graphite（钴酸锂-石墨）体系锂离子电池工作原理[6]
硫掺杂或硫化物复合碳材料的设计及储能研究6图1.2下一代锂离子电池负极材料的选择：电位和相应容量（图JunLu等[7]，有修改）图1.3锂电池负极储锂机制：嵌入型、合金化型、转变反应及相应材料优缺点[7]如果仅从容量的角度来考虑，显然金属Li是最为理想的负极，但是在电化学过程中极易形成的Li枝晶，会引发电池内部短路，导致严重的安全问题；另一方面，硅也具有最高的理论比容量（4200mAhg1），但是其差的导电性和在储锂过程中所带来的严重体积膨胀会导致电极极易粉化失活。虽然对这些材料的研究一直未停止，但目前它们也还没达到商业化应用的成熟度。因此，寻找和开发具有更高可逆比容量的负极材料是一个不断探索的过程。根据负极材料与Li+的化学反应机理可以将其归纳为主要的三类：嵌入型负极、合金化型负极和转变反应型[8]，其详细应用及其优势和缺点如图1.3所示。
硫掺杂或硫化物复合碳材料的设计及储能研究6图1.2下一代锂离子电池负极材料的选择：电位和相应容量（图JunLu等[7]，有修改）图1.3锂电池负极储锂机制：嵌入型、合金化型、转变反应及相应材料优缺点[7]如果仅从容量的角度来考虑，显然金属Li是最为理想的负极，但是在电化学过程中极易形成的Li枝晶，会引发电池内部短路，导致严重的安全问题；另一方面，硅也具有最高的理论比容量（4200mAhg1），但是其差的导电性和在储锂过程中所带来的严重体积膨胀会导致电极极易粉化失活。虽然对这些材料的研究一直未停止，但目前它们也还没达到商业化应用的成熟度。因此，寻找和开发具有更高可逆比容量的负极材料是一个不断探索的过程。根据负极材料与Li+的化学反应机理可以将其归纳为主要的三类：嵌入型负极、合金化型负极和转变反应型[8]，其详细应用及其优势和缺点如图1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Improved Na+/K+ Storage Properties of ReSe2–Carbon Nanofibers Based on Graphene Modifications[J]. Yusha Liao,Changmiao Chen,Dangui Yin,Yong Cai,Rensheng He,Ming Zhang. Nano-Micro Letters. 2019(02)
[2]国内外锂矿主要类型、分布特点及勘查开发现状[J]. 刘丽君,王登红,刘喜方,李建康,代鸿章,闫卫东. 中国地质. 2017(02)
[3]锂离子之外:钠和镁离子电池的电极材料（英文）[J]. Robert C.Massé,Evan Uchaker,曹国忠. Science China Materials. 2015(09)
[4]石墨烯材料的储锂行为及其潜在应用[J]. 闻雷,刘成名,宋仁升,罗洪泽,石颖,李峰,成会明. 化学学报. 2014(03)
[5]纳米技术与可持续发展[J]. 郭艳玲. 中国发展. 2004(02)
博士论文
[1]碳基复合纤维的合成及其储锂/钠性能[D]. 梁娇娇.湖南大学 2018
[2]复合电极材料的制备及其高倍率电化学储能研究[D]. 梅琳.湖南大学 2016
硕士论文
[1]单壁碳纳米管在磁场中的物理性质[D]. 于洋.河北科技大学 2019
本文编号：3251667
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3251667.html
