二硫化钼的结构改性及其快速储锂性能研究
发布时间：2021-07-12 15:19
开发具有高能量密度和功率密度以及良好安全性能的电极材料是近年来锂离子电池领域的研究热点。传统电极材料中较低的锂离子扩散速率限制了电池的充放电速度,同时电极材料在充放电过程中存在的体积膨胀、粉化等问题严重影响了锂离子电池的循环寿命和安全性。针对以上问题,本论文从电极材料的储锂机制着手,研究具有快速储锂性能和结构稳定的赝电容储锂材料MoS2。通过不同实验方法制备层间距扩大的MoS2,并系统研究扩层MoS2的赝电容储锂行为。首先重点研究了MoS2层间距扩大对储锂容量的影响。采用溶剂热法制备得到了氧掺杂MoS2空心纳米球（O-MoS2 HNS）,O-MoS2的层间距介于9.5-10.0?之间,远大于本征态MoS2的层间距（6.15?）。O-MoS2 HNS在储锂过程中表现出明显的赝电容行为,并具有优异的快速储锂性能和长循环性能。在1C倍率(1C=0.167A g-1<...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LiCoO2和碳材料为正负极材料的锂离子电池工作原理图[11]
(3)转换反应往往是发生在过渡金属化合物中,MaXb(M为过渡金属,X为O、S、F、P、F等)和锂发生转换反应生成金属单质M和LinX,同时产生较高的可逆容量。但转换反应材料在充放电过程中同样存在较大的体积膨胀以及会出现较大的电压迟滞,导致能量效率偏低[16,17]。锂离子电池各类电极材料具有不同的储锂机理,但在锂离子电池整个电化学反应中锂离子在固相中的传输一般是电池工作中最慢的一步[19,20]。电极反应过程中存在相变的发生,受固相扩散控制,缓慢的离子扩散速率致使锂离子存储动力学非常慢,从而导致低的功率密度[21,22]。
经过几十年的发展,随着赝电容材料成员的逐渐增多,Dunn和Simon等人根据赝电容电荷存储机制的不同,把赝电容分为欠电位沉积、氧化还原赝电容和嵌入赝电容三种类型[25],如图1-4所示。当金属离子在远高于其氧化还原电位的不同金属表面形成吸附单层时,就会发生欠电位沉积并产生相应的欠电位赝电容,例如Pb在Au表面的欠电位沉积[26]。当电解质离子被电化学吸附至电极材料的表面或近表面并发生法拉第氧化还原反应时,产生氧化还原赝电容,例如RuO2[27-29]、MnO2[30-32]是研究最为广泛的氧化还原赝电容材料。当电解质离子嵌入到含有离子传输通道或层状结构的电极材料中,发生法拉第电荷转移且电极材料的晶体结构不发生变化时,产生嵌入赝电容,例如Nb2O5为嵌入赝电容材料[33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源高质量发展内涵与路径研究[J]. 代红才,张运洲,李苏秀,张宁. 中国电力. 2019(06)
[2]Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review[J]. Yuqi Jiang,Jinping Liu. 能源与环境材料(英文). 2019(01)
[3]锂离子电池的发展应用分析[J]. 李振源. 当代化工研究. 2018(11)
[4]中国能源低碳转型（2015—2050）:可再生能源发展与可行路径[J]. 马丽梅,史丹,裴庆冰. 中国人口·资源与环境. 2018(02)
[5]面向可再生能源消纳的多能源系统:述评与展望[J]. 杨经纬,张宁,王毅,康重庆. 电力系统自动化. 2018(04)
[6]金衬底调控单层二硫化钼电子性能的第一性原理研究[J]. 张理勇,方粮,彭向阳. 物理学报. 2015(18)
[7]锂电池基础科学问题（Ⅵ）——离子在固体中的输运[J]. 郑浩,高健,王少飞,李泓. 储能科学与技术. 2013(06)
[8]High-Performance Li-ion Batteries and Super-capacitors Based on Prospective 1-D Nanomaterials[J]. Dandan Zhao,Ying Wang,Yafei Zhang. Nano-Micro Letters. 2011(01)
本文编号：3280161
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LiCoO2和碳材料为正负极材料的锂离子电池工作原理图[11]
(3)转换反应往往是发生在过渡金属化合物中,MaXb(M为过渡金属,X为O、S、F、P、F等)和锂发生转换反应生成金属单质M和LinX,同时产生较高的可逆容量。但转换反应材料在充放电过程中同样存在较大的体积膨胀以及会出现较大的电压迟滞,导致能量效率偏低[16,17]。锂离子电池各类电极材料具有不同的储锂机理,但在锂离子电池整个电化学反应中锂离子在固相中的传输一般是电池工作中最慢的一步[19,20]。电极反应过程中存在相变的发生,受固相扩散控制,缓慢的离子扩散速率致使锂离子存储动力学非常慢,从而导致低的功率密度[21,22]。
经过几十年的发展,随着赝电容材料成员的逐渐增多,Dunn和Simon等人根据赝电容电荷存储机制的不同,把赝电容分为欠电位沉积、氧化还原赝电容和嵌入赝电容三种类型[25],如图1-4所示。当金属离子在远高于其氧化还原电位的不同金属表面形成吸附单层时,就会发生欠电位沉积并产生相应的欠电位赝电容,例如Pb在Au表面的欠电位沉积[26]。当电解质离子被电化学吸附至电极材料的表面或近表面并发生法拉第氧化还原反应时,产生氧化还原赝电容,例如RuO2[27-29]、MnO2[30-32]是研究最为广泛的氧化还原赝电容材料。当电解质离子嵌入到含有离子传输通道或层状结构的电极材料中,发生法拉第电荷转移且电极材料的晶体结构不发生变化时,产生嵌入赝电容,例如Nb2O5为嵌入赝电容材料[33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源高质量发展内涵与路径研究[J]. 代红才,张运洲,李苏秀,张宁. 中国电力. 2019(06)
[2]Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review[J]. Yuqi Jiang,Jinping Liu. 能源与环境材料(英文). 2019(01)
[3]锂离子电池的发展应用分析[J]. 李振源. 当代化工研究. 2018(11)
[4]中国能源低碳转型（2015—2050）:可再生能源发展与可行路径[J]. 马丽梅,史丹,裴庆冰. 中国人口·资源与环境. 2018(02)
[5]面向可再生能源消纳的多能源系统:述评与展望[J]. 杨经纬,张宁,王毅,康重庆. 电力系统自动化. 2018(04)
[6]金衬底调控单层二硫化钼电子性能的第一性原理研究[J]. 张理勇,方粮,彭向阳. 物理学报. 2015(18)
[7]锂电池基础科学问题（Ⅵ）——离子在固体中的输运[J]. 郑浩,高健,王少飞,李泓. 储能科学与技术. 2013(06)
[8]High-Performance Li-ion Batteries and Super-capacitors Based on Prospective 1-D Nanomaterials[J]. Dandan Zhao,Ying Wang,Yafei Zhang. Nano-Micro Letters. 2011(01)
本文编号：3280161
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