硫-硒基金属化合物复合材料的制备、结构设计及储锂性能研究
发布时间：2021-06-16 07:12
近年来,随着便携式电子设备和电动汽车的发展,开发高能量密度和高功率密度的锂离子电池负极材料逐渐成为了研究热点。相比于传统的石墨负极材料,金属硫族化合物由于具有较高的理论比容量和较好的可逆性,被认为是一种理想的候选负极材料。特别地,由于复杂的组分和多种金属元素的协同作用,多组分的双金属硫族化合物表现出更高的电化学活性和结构稳定性。然而,金属硫族化合物在充放电过程中体积变化大和导电性差等缺点严重限制了其实际应用。考虑到以上问题,本论文通过不同的方法制备硫-硒基金属化合物复合材料,优化其复合结构,以及通过不同的碳源对其进行修饰,旨在获得具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料。此外,对所制备的硫-硒基金属化合物复合材料进行了详细的材料表征以及电化学性能测试,深入研究了材料结构与电化学性能之间的关系。采用溶剂热法制备了具有介孔结构的Li3VO4/MoS2复合材料。高理论比容量的MoS2和高循环稳定性的Li.3V04之间的协同作用使Li3VO4/MoS2复合材料表现出优异的电化学性能。MoS2和Li3VO4之间构建的异质结构有效连接了锂离子传输通道,促进了充放电过程中锂离子的传输。此外,介孔结构可...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．５?（ａ）橄榄石ＬｉＦｅＰＣＵ在丨〇〇ｌ丨方向的晶体结构％?（ｂ）?ＬｉＦｅＰＯＶＣＮＴ／Ｃ纳米纤维复合材料??的扫描电镜图像１１０１；?（ｃ）ＬｉＦｅＰＯＶｇｎｉｐｈｅｎｅ?ａｅｒｏｇｅｌｓ复合材料的：扫描电镜图像［ｕ］；?（ｄ）??Ｌｉ，＿，?９ＳＭｇ
ｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＬｉＮｉｉ－ｘ－ｙＣｏｘＭｎｙＯ：：?（ｃ）?Ｔｈｅ??ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ａｎｄ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ａｓ?ｗｅｌｌ?ａｓ?ｃａｐａｃｉｔ）?ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ?ｏｆ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＬｉＮｉｉ－ｘ－ｙＣｏｘＭｎｙ〇２．ｌｌ７Ｊ??（ａｒｂｏｎ?ｃｌｏｔｈ?（?〇＜（？０，＞，?（Ｏｉｌ）．?Ｈ－Ｉ．ｉＣｏＯ，?Ａ－ＬｉＣ?ｏＯ．??篇ｉ＿＿??Ｚｒ?ｄｏｐａｎｔ?码??图１．８?（ａ）碳布上ＬｉＣｏＯ：纳米片组装的纳米棒阵列合成过程示意图；（ｂ）?ＬｉＣｏＣｈ纳米棒的透??射电镜图像［１９］；?（ｃ）掺Ｚｒ的ＵＮＫ）：颗粒的明场透射电镜图像、相应的选区电子衍射图以及??原子结构１（ｄ）?Ａｌ２〇３?包覆?ＬｉＮｉ（，．８Ｃｏ〇．ｉＭｎａｉ〇２?的扫描电镜图像ｌ２１』；（ｅ）?２Ｌｉ２０－Ｂ２〇３－ＬｉＦ?包??覆ＬｉＮｈ?３Ｃ〇ｉ?３Ｍｍ?３０＿的扫描电镜图像口??Ｆｉｇｕｒｅ?１．８?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｌｉｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＣｏＯ：?ｎａｉｉｏｓｈｅｅｔｓ??ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｎａｎｏｒｏｄ?ａｒｒａｙｓ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｌｏｔｌｉ；?（ｂ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＣｏＯ：?ｎａｎｏｒｏｄ；ｌｌ９Ｊ?（ｃ）?Ｂｒｉｇｈｔ??ｆｉｅｌｄ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ａ?ｐｒｉｍａｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?Ｚｒ－ｄｏｐｅｄ?ＬｉＮｉＯ：?ｃａｔｈｏｄｅ，?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｓｅｌｅｃｔｅｄ
Ｏ?Ｆｅ，０，＋?６?Ｌｉ??Ｓｎ０２?＋?４?Ｌｉ?一Ｓｎ?＋?２?Ｌｉ２０??Ｖｏｌｔａｇｅ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｙｃｌｉｎｇ：?０．００＾０＼＇?Ｓｎ?＋?４．４?Ｌｉ?ｗ?Ｌｉ４．４Ｓｎ?（Ｓ?０．Ｓ?Ｖ）??ｖＣＣ?Ｓｎ?＋?Ｌｉ２Ｏ？ＳｎＯ?＋?２Ｌｉ（￣１．３＼０??ＳｎＯ?＋?Ｌｉ２０?＾?Ｓｎ０２＋?２?Ｌｉ（＞?１．８?Ｖ）??ＣａＦｅ２０４?Ｌｉ?籲?Ｌｉ２０?．?Ｆｅ．ＣａＯ?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｙｃｌｉｎｇ：?０．００５－３．０?Ｖ??图１．９基于可逆的锂离子脱嵌过程氧化物负极材料的分类：嵌入型，合金化型和转换型反??应。在有利的情况下，后两个过程可以通过协同作用产生高且稳定的容量［２５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．９?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｘｉｄｅ?ａｎｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｌｉｅ?ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ?Ｌｉ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ａｎｄ??ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ：?ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ－ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ，?ａｌｌｏｙｉｎｇ－ｄｃａｌｌｏｖｉｎｇ?ａｎｄ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ．?Ｉｎ??ｆａｖｏｒａｂｌｅ?ｃａｓｅｓ，?ｔｈｅ?ｌａｔｔｅｒ?ｔ＇ｖｏ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｃａｎ?ａｃｔ?ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ?ｔｏ?ｇｉｖｅ?ｒｉｓｅ?ｔｏ?ｌａｒｇｅ?ａｎｄ?ｓｔａｂｌｅ??ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ．??１．３．２．１嵌入型负极材料??嵌入型负极材料是指在不破坏其晶体结构的条件下，充放电过程中锂离子可??以在具有二维层状结构的材料或者三维网状结构的过渡金属氧化物中进行可逆??的嵌入／脱出
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料研究[J]. 吴怡芳,白利锋,王鹏飞,马小波,李成山. 电源技术. 2019(09)
[2]Recent progress on lithium-ion batteries with high electrochemical performance[J]. Yong Lu,Qiu Zhang,Jun Chen. Science China（Chemistry）. 2019(05)
本文编号：3232624
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．５?（ａ）橄榄石ＬｉＦｅＰＣＵ在丨〇〇ｌ丨方向的晶体结构％?（ｂ）?ＬｉＦｅＰＯＶＣＮＴ／Ｃ纳米纤维复合材料??的扫描电镜图像１１０１；?（ｃ）ＬｉＦｅＰＯＶｇｎｉｐｈｅｎｅ?ａｅｒｏｇｅｌｓ复合材料的：扫描电镜图像［ｕ］；?（ｄ）??Ｌｉ，＿，?９ＳＭｇ
ｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＬｉＮｉｉ－ｘ－ｙＣｏｘＭｎｙＯ：：?（ｃ）?Ｔｈｅ??ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ａｎｄ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ａｓ?ｗｅｌｌ?ａｓ?ｃａｐａｃｉｔ）?ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ?ｏｆ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＬｉＮｉｉ－ｘ－ｙＣｏｘＭｎｙ〇２．ｌｌ７Ｊ??（ａｒｂｏｎ?ｃｌｏｔｈ?（?〇＜（？０，＞，?（Ｏｉｌ）．?Ｈ－Ｉ．ｉＣｏＯ，?Ａ－ＬｉＣ?ｏＯ．??篇ｉ＿＿??Ｚｒ?ｄｏｐａｎｔ?码??图１．８?（ａ）碳布上ＬｉＣｏＯ：纳米片组装的纳米棒阵列合成过程示意图；（ｂ）?ＬｉＣｏＣｈ纳米棒的透??射电镜图像［１９］；?（ｃ）掺Ｚｒ的ＵＮＫ）：颗粒的明场透射电镜图像、相应的选区电子衍射图以及??原子结构１（ｄ）?Ａｌ２〇３?包覆?ＬｉＮｉ（，．８Ｃｏ〇．ｉＭｎａｉ〇２?的扫描电镜图像ｌ２１』；（ｅ）?２Ｌｉ２０－Ｂ２〇３－ＬｉＦ?包??覆ＬｉＮｈ?３Ｃ〇ｉ?３Ｍｍ?３０＿的扫描电镜图像口??Ｆｉｇｕｒｅ?１．８?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｌｉｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＣｏＯ：?ｎａｉｉｏｓｈｅｅｔｓ??ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｎａｎｏｒｏｄ?ａｒｒａｙｓ?ｏｎ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｌｏｔｌｉ；?（ｂ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＬｉＣｏＯ：?ｎａｎｏｒｏｄ；ｌｌ９Ｊ?（ｃ）?Ｂｒｉｇｈｔ??ｆｉｅｌｄ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ａ?ｐｒｉｍａｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?Ｚｒ－ｄｏｐｅｄ?ＬｉＮｉＯ：?ｃａｔｈｏｄｅ，?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｓｅｌｅｃｔｅｄ
Ｏ?Ｆｅ，０，＋?６?Ｌｉ??Ｓｎ０２?＋?４?Ｌｉ?一Ｓｎ?＋?２?Ｌｉ２０??Ｖｏｌｔａｇｅ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｙｃｌｉｎｇ：?０．００＾０＼＇?Ｓｎ?＋?４．４?Ｌｉ?ｗ?Ｌｉ４．４Ｓｎ?（Ｓ?０．Ｓ?Ｖ）??ｖＣＣ?Ｓｎ?＋?Ｌｉ２Ｏ？ＳｎＯ?＋?２Ｌｉ（￣１．３＼０??ＳｎＯ?＋?Ｌｉ２０?＾?Ｓｎ０２＋?２?Ｌｉ（＞?１．８?Ｖ）??ＣａＦｅ２０４?Ｌｉ?籲?Ｌｉ２０?．?Ｆｅ．ＣａＯ?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｒａｎｇｅ?ｏｆ?ｃｙｃｌｉｎｇ：?０．００５－３．０?Ｖ??图１．９基于可逆的锂离子脱嵌过程氧化物负极材料的分类：嵌入型，合金化型和转换型反??应。在有利的情况下，后两个过程可以通过协同作用产生高且稳定的容量［２５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．９?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｘｉｄｅ?ａｎｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｌｉｅ?ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ?Ｌｉ?ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ?ａｎｄ??ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ：?ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ－ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ，?ａｌｌｏｙｉｎｇ－ｄｃａｌｌｏｖｉｎｇ?ａｎｄ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ．?Ｉｎ??ｆａｖｏｒａｂｌｅ?ｃａｓｅｓ，?ｔｈｅ?ｌａｔｔｅｒ?ｔ＇ｖｏ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｃａｎ?ａｃｔ?ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙ?ｔｏ?ｇｉｖｅ?ｒｉｓｅ?ｔｏ?ｌａｒｇｅ?ａｎｄ?ｓｔａｂｌｅ??ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ．??１．３．２．１嵌入型负极材料??嵌入型负极材料是指在不破坏其晶体结构的条件下，充放电过程中锂离子可??以在具有二维层状结构的材料或者三维网状结构的过渡金属氧化物中进行可逆??的嵌入／脱出
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池正极材料研究[J]. 吴怡芳,白利锋,王鹏飞,马小波,李成山. 电源技术. 2019(09)
[2]Recent progress on lithium-ion batteries with high electrochemical performance[J]. Yong Lu,Qiu Zhang,Jun Chen. Science China（Chemistry）. 2019(05)
本文编号：3232624
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3232624.html
