基于二硫化钼复合物的锂/钠离子电池负极材料研究
发布时间：2021-01-08 17:36
锂离子电池因循环寿命长,能量密度高,环境污染小等特点而被广泛应用于可移动电子设备以及电动汽车等领域。但是,随着先进电子设备和大规模运输系统的不断发展,目前商业化的锂离子电池由于电极储锂比容量有限势必不能满足未来人们对储能器件的性能要求。并且,地球上锂资源的日益匮乏造成锂离子电池成本的不断增加更加限制了其在大规模储能方面的应用。因此,探索高性能的锂离子电池以及新型的电池储能体系迫在眉睫。钠离子电池由于钠元素来源丰富,成本低廉而被认为是锂离子电池的有效替代者,特别是在大型储能领域。电极材料是决定锂/钠离子电池性能的主要因素,因此开发具有比容量高,倍率性能优越和循环寿命长的电极材料成为电池领域研究的热点。最近,具有独特二维结构的二硫化钼因其理论比容量高、成本低等优点而成为非常有潜力的高性能负极材料。但是,其在应用于电池负极材料时存在着因电导率差、结构不稳定等因素导致的倍率性能低以及循环过程中比容量迅速衰减的问题。因此,进一步探索得到具有优异电化学性能的二硫化钼基负极材料是不可或缺的。本论文主要围绕二硫化钼基负极材料的制备与改性为中心展开储锂和储钠电化学性能的研究并分析充放电过程中的赝电容特性...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图[14]
磷酸铁锂(LiFePO4)是橄榄石型结构LiMPO4(M=Co,Mn,Fe)正极材料中的典型代表[22]。Goodenough课题组在1997年报道磷酸铁锂材料可用作正极材料。磷酸铁锂材料一直受到人们的关注,它具有成本低,安全性高以及对环境无污染等优点。磷酸铁锂的理论比容量约为170 mAh g-1,然而电压平台仅为3.4V,离子传输性能也比较差。目前主要的改性方法包括构筑纳米材料,元素掺杂以及表面导电材料包覆等等。1.2.3 锂离子电池负极材料
作为锂离子电池重要组成部分,负极材料对锂离子电池储锂性能的影响是至关重要的。通常正极材料受制于脱嵌锂机制的制约,其比容量不能大幅度的提升。因此,发展优异储锂比容量的负极材料成为提高锂离子电池性能的关键。从上世纪九十年代开始,石墨类碳材料就一直作为商业化锂离子电池的负极材料。但是石墨类碳材料的理论比容量较低(372 m Ah g-1),不能满足高性能锂离子电池的发展要求。并且,由于石墨类负极材料的嵌锂电位普遍较低(0.1 V左右),容易在充放电时产生部分“锂枝晶”进而造成安全隐患。近年来,具有优异储锂比容量电池负极材料的开发已经成为研究热点[23]。随着对负极材料研究的深入,不断有新型优异储锂性能的负极材料地被开发出来。目前根据负极材料储锂机制的不同,可将电极材料分为三大类:嵌入型(Insertion),合金型(Alloying)以及转化型(Conversion)负极材料[4]。如图1.6所示,嵌入型负极材料在储锂过程中体积变化较小但是比容量也比较低。合金型和转化型负极材料虽然具有比较大的比容量,但是在储锂过程中存在比较大的体积变化,目前还有待解决。下面将分别对这三种储锂机制的材料进行介绍。(1)嵌入型化合物负极材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]共轭羰基化合物作为钠/钾离子电池电极材料的研究进展[J]. 刘梦云,谷天天,周敏,王康丽,程时杰,蒋凯. 储能科学与技术. 2018(06)
[2]钛基层状材料在钠离子储能电池中的关键应用[J]. 江克柱,郭少华,张雪苹,张晓禹,何平,周豪慎. 储能科学与技术. 2017(05)
[3]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[4]适用于电网的先进大容量储能技术发展路线图[J]. 李琼慧,王彩霞,张静,宁娜. 储能科学与技术. 2017(01)
[5]室温钠离子储能电池电极材料研究进展[J]. 王跃生,容晓晖,徐淑银,胡勇胜,李泓,陈立泉. 储能科学与技术. 2016(03)
[6]普鲁士蓝类钠离子电池正极材料研究进展[J]. 杨旸,严小敏,杨德志,王红,廖小珍,马紫峰. 储能科学与技术. 2016(03)
[7]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[8]新能源电力系统中的储能技术研究综述[J]. 丛晶,宋坤,鲁海威,高晓峰,肖白. 电工电能新技术. 2014(03)
[9]中国可再生能源发展综合评价与结构优化研究[J]. 李虹,董亮,段红霞. 资源科学. 2011(03)
[10]商业化的锂离子电池石墨负极材料的研究进展[J]. 时志强,樊丽萍,王成扬. 炭素. 2006(01)
博士论文
[1]硒及层状金属硫化物与功能化碳复合材料的制备与储锂储钠性能研究[D]. 姜勇.山东大学 2017
硕士论文
[1]钼基硫属化合物负极材料的制备及其储锂储钠性能[D]. 汤王佳.浙江大学 2019
本文编号：2965014
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图[14]
磷酸铁锂(LiFePO4)是橄榄石型结构LiMPO4(M=Co,Mn,Fe)正极材料中的典型代表[22]。Goodenough课题组在1997年报道磷酸铁锂材料可用作正极材料。磷酸铁锂材料一直受到人们的关注,它具有成本低,安全性高以及对环境无污染等优点。磷酸铁锂的理论比容量约为170 mAh g-1,然而电压平台仅为3.4V,离子传输性能也比较差。目前主要的改性方法包括构筑纳米材料,元素掺杂以及表面导电材料包覆等等。1.2.3 锂离子电池负极材料
作为锂离子电池重要组成部分,负极材料对锂离子电池储锂性能的影响是至关重要的。通常正极材料受制于脱嵌锂机制的制约,其比容量不能大幅度的提升。因此,发展优异储锂比容量的负极材料成为提高锂离子电池性能的关键。从上世纪九十年代开始,石墨类碳材料就一直作为商业化锂离子电池的负极材料。但是石墨类碳材料的理论比容量较低(372 m Ah g-1),不能满足高性能锂离子电池的发展要求。并且,由于石墨类负极材料的嵌锂电位普遍较低(0.1 V左右),容易在充放电时产生部分“锂枝晶”进而造成安全隐患。近年来,具有优异储锂比容量电池负极材料的开发已经成为研究热点[23]。随着对负极材料研究的深入,不断有新型优异储锂性能的负极材料地被开发出来。目前根据负极材料储锂机制的不同,可将电极材料分为三大类:嵌入型(Insertion),合金型(Alloying)以及转化型(Conversion)负极材料[4]。如图1.6所示,嵌入型负极材料在储锂过程中体积变化较小但是比容量也比较低。合金型和转化型负极材料虽然具有比较大的比容量,但是在储锂过程中存在比较大的体积变化,目前还有待解决。下面将分别对这三种储锂机制的材料进行介绍。(1)嵌入型化合物负极材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]共轭羰基化合物作为钠/钾离子电池电极材料的研究进展[J]. 刘梦云,谷天天,周敏,王康丽,程时杰,蒋凯. 储能科学与技术. 2018(06)
[2]钛基层状材料在钠离子储能电池中的关键应用[J]. 江克柱,郭少华,张雪苹,张晓禹,何平,周豪慎. 储能科学与技术. 2017(05)
[3]钠离子电池正极材料研究进展[J]. 方永进,陈重学,艾新平,杨汉西,曹余良. 物理化学学报. 2017(01)
[4]适用于电网的先进大容量储能技术发展路线图[J]. 李琼慧,王彩霞,张静,宁娜. 储能科学与技术. 2017(01)
[5]室温钠离子储能电池电极材料研究进展[J]. 王跃生,容晓晖,徐淑银,胡勇胜,李泓,陈立泉. 储能科学与技术. 2016(03)
[6]普鲁士蓝类钠离子电池正极材料研究进展[J]. 杨旸,严小敏,杨德志,王红,廖小珍,马紫峰. 储能科学与技术. 2016(03)
[7]Si-Based Anode Materials for Li-Ion Batteries:A Mini Review[J]. Delong Ma,Zhanyi Cao,Anming Hu. Nano-Micro Letters. 2014(04)
[8]新能源电力系统中的储能技术研究综述[J]. 丛晶,宋坤,鲁海威,高晓峰,肖白. 电工电能新技术. 2014(03)
[9]中国可再生能源发展综合评价与结构优化研究[J]. 李虹,董亮,段红霞. 资源科学. 2011(03)
[10]商业化的锂离子电池石墨负极材料的研究进展[J]. 时志强,樊丽萍,王成扬. 炭素. 2006(01)
博士论文
[1]硒及层状金属硫化物与功能化碳复合材料的制备与储锂储钠性能研究[D]. 姜勇.山东大学 2017
硕士论文
[1]钼基硫属化合物负极材料的制备及其储锂储钠性能[D]. 汤王佳.浙江大学 2019
本文编号：2965014
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