铋/锑基负极的结构调控、储钠性能与储钠机理研究

发布时间：2024-07-07 08:17

　　化石燃料的枯竭及其燃烧带来的环境问题带动了可再生能源的发展,而可再生能源固有的不稳定性进一步推动了大规模储能设备的发展。因大规模应用所突显的成本因素和锂资源的稀缺性及高成本,技术成熟的铿离子电池并不适合这一领域。相比之下,钠离子电池由于钠的低成本和易获取特性而表现出广阔的应用前景。然而,钠离子电池负极材料的研究遇到了很大瓶颈,因为锂离子电池中广泛应用的石墨负极并不能有效储钠。因此,构建具有高比容量、优异倍率性能和高稳定性的负极材料是现阶段研究的重点。合金型负极由于较高的理论比容量(如铋:385 mAhg-1;锡:847 mAh g-1;锑:660 mAh g-1)和低的充放电平台(小于1 V(vs.Na+/Na))而受到了广泛关注。但是,其循环过程中巨大的体积变化导致严重的团聚和粉化,限制了它们的循环稳定性。通过构筑纳米多孔结构和合金化策略,可以有效地缓解体积膨胀,并增强离子/电荷的传输。本文利用快速凝固-脱合金方法和磁控溅射技术,成功制备了具有纳米多孔结构的Bi基(Bi,Bi-Sb,Bi-Ni)合金和具有纳米柱-通道结构的溅射Sb薄膜,并利用实验和模拟相结合的手段研究了其储钠性能和电...

【文章页数】：243 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２?（ａ）锂资源分布区域和地缘战略影响地图＾?（ｂ）地壳中元素的丰度⑶??Ｆｉｇ．?１．２?（ａ）?Ｍａｐ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｒｅｓｏｕ?

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图１．５钠离子电池合金型负极［６０］??Ｆｉｇ．?１．５?Ａｌｌｏｙ?ａｎｏｄｅｓ?ｆｏｒ?ｓｏｄｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ１６０１??（１）磷（Ｐ）具有很高的理论比容量（２５％?ｍＡｈ?ｇ＿”和合适的钠化电压（０．４５?Ｖ??Ｎａ＋／Ｎａ）），主要包括红磷（ＲＰ）和黑磷（ＢＰ）两种材料

?山东大学博士学位论文???

图１．８由ＰＤＦ分析和ＮＭＲ得出的Ｓｂ的首圈脱钠－再钠化机理（Ｃ／２０）［６９］??Ｆｉｇ．?１．８?ＰＤＦ?ａｎｄ?ＮＭＲ－ｄｅｒｉｖｅｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?（ｄｅ）ｓｏｄｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎｔｉｍｏｎｙ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ??ｄｅｓｏｄｉａｔｉｏｎ?ｄｕｒｉｎｇ?ｇａｌｖ?

?第一章绪论???与上述实验结果一致。Ａｌｌｅｎ等［６９］利用原位对分布函数（ＰＤＦ）分析和固态核磁共??振（ＮＭＲ），得出了球磨后Ｓｂ粉的钠化－脱钠过程（图１．８）：??０?－１??＇?ｃ－Ｎａ３Ｓｂ?■?＝?ｃ－Ｎａ３Ｓｂ??＝ａ－Ｎａ，?７Ｓｂ??１．７??ＱＢ?＾?＝?ａ....

图１．１２?Ａｕｌ０－Ａｇ９０?（ａｔ．％）合金人造表面坑的模拟腐蚀过程??Ｆｉｇ．?１．１２?Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｎ?ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ?ｐｉｔ?ｉｎ?Ａｕｌ０－Ａｇ９０?（ａｔ．％）ｌｌ３４Ｊ??

第一章绪论??表面，留下的Ａｕ原子表面扩散形成富Ａｕ的岛状区域，导致表面重新有序化，??随后，新暴露的Ａｇ原子继续被腐蚀，通过不断重复上述过程，最终形成了纳米??多孔Ａｕ层。??Ｗｒ：?ｒ?Ｘ，?ｒ－?ｐ?ｗ：??咒■?％?＇??ｗ喝??Ｗ．…＊?—??图１．１２?Ａｕｌ０－Ａｇ....

本文编号：4003420