电化学储能元件用层状正极材料的制备及其性能研究

发布时间：2024-05-16 20:19

　　近年来,随着人类活动对自然环境影响的加剧,人类所面临的环境和能源问题也日渐凸显,为了解决这些问题,世界将目光投向了可再生能源。若想使如风电,光伏等可再生能源大规模应用,高效、安全且廉价的储能方式则是必不可缺的。离子电池和电化学电容器作为电化学储能设备的两种主要形式是当下研究的热点。离子电池通过离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来实现电荷的存储和释放,因此,这一类器件具有高比能量低比功率的特性。电化学电容器是在电极/电解液的表面上通过离子快速的吸附来实现电荷的储存,所以电化学电容器具有低比能量高比功率的特点。受限于储能机理,单一的电化学储能器件难以同时实现高比能量和高比功率。因此,本论文将从电极材料结构设计的角度出发平衡电化学储能器件的比功率和比能量并以此作为主题来进行研究和讨论。全文以典型二维层状钨酸交联聚苯胺(tungstic acid linked pernigraniline缩写为TALP)材料为主要研究对象,从TALP的结构,性能,电荷储存方式,动力学行为和电极制备等方面展开研究;随后将层状V2O5材料作为研究对比对象,采用超重力技术制备和金属元素掺杂这两种优化手段研究其对锂离子...

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１锂离子电池的工作原理示意图［４３］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｆｏｒ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ??４??

究有了飞速的发展，但是其研究方??向也遵循各部分应满足的需求和特性而展开，表Ｍ列举了上述四个组成部分所需要??达到的要求。??１．２．２锂离子电池的储能机理??锂离子电池是由两个电极浸在电解液中，并由隔膜隔开而组成的一个系统。锂离??子电池的充放电过程本质上是锂离子的嵌入和脱嵌过....

图１－２不同储能设备的Ｒａｇｏｎｅ图［５１］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒａｇｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??

?第一章绪论???如何在不牺牲高功率密度的前提下提高其能量密度不仅是该领域研宄的热点，也是一??项挑战??

图１－４电化学储能机理的区域划分示意图［５４】??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??

ｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒｓ?ＥＤＬＣｓ??Ｓｌｏｗ?ｌｏｔｅｒｃｊｉＪＵｉｌｌ０？＾?、?￡Ｔ＼?Ｊ?ＦＭ＂Ｂｔ？ｒｅａｌ＊ｔｉｏａ?＋??Ｈｒ?Ｓ－：ｌ??ｅ?，??＾?Ｓｔｏｗ?Ｄｅ－ｌａｔ？ｒｃａｉａｌｌｅｎ＾?＾?＾?＾?Ｆ？ｓｌ?Ｄｅ－ｉｏｔｅｒｃｔｔｋｔｉｏｉ）＾??....

图１－７尖晶石ＬｉＭ２０４晶体结构的示意图（框架：过渡金属离子，球状：锂离子）??Ｆｉｇ，?１－７?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｐｉｎｅｌ?ＬｉＭ２〇４?（ｆｒａｍｅ：?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｉｏｎｓ，?ｂａｌｌ：?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎｓ）??

４从立方结构??到四方晶体结构的相变，即著名的Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ畸变，也因此导致了?ＬｉＭｍ〇４发生快速??的容量衰减，所以对于ＬｉＭｎ２０４的应用通常会限定一个电压范围［９？。此外，当电解液??为含有少量ＨＦ的ＬｉＰＦ６时，会诱发Ｍｎ的歧化反应，即如式（１－６）所示，这一反....

本文编号：3974857