具有多變V價態(tài)、金屬態(tài)特性、大層間距、弱層間結(jié)合的二維層狀VS₂和具有多變V/S價態(tài)、高S^-含量、大鏈間距、弱鏈間結(jié)合的一維鏈狀VS₄,被視為非常有發(fā)展?jié)摿Φ拟c離子電池負極材料。然而,在充放電過程中,VS₂和VS₄電極材料易于出現(xiàn)粉化和電荷轉(zhuǎn)移遲滯兩大問題,導致其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差。針對該問題,本論文通過開發(fā)三維微納結(jié)構(gòu),利用其空間物理限域特性和組裝單體結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)性,協(xié)同提升了硫化釩（VS₂和VS₄）的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。同時,探索了顯微和晶體結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)控機制,闡明了電化學反應原理,揭示了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的協(xié)同提高機理,建立三維微納結(jié)構(gòu)-儲鈉機理-電化學性能的關系模型,進一步提升了硫化釩的電化學性能和拓寬了硫化釩的應用領域。主要成果如下。（1）通過一步水熱法成功構(gòu)筑了晶相VOOH包覆的納米片自組裝的VS₂微米花（c-VS₂@VOOH）。當將c-VS₂@VO... 

【文章來源】：陜西科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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硫化釩三維微納結(jié)構(gòu)的可控構(gòu)建及其儲鈉性能研究正極： LiCoO2 xLi++ xe-+ Li1-xCoO2（1-1）負極： xLi++ 6C + xe- LixC6（1-2）電池反應： LiCoO2+ 6C Li1-xCoO2+ LixC6（1-3）理想的鋰離子電池正極材料應具有：①較高的金屬離子氧化還原電位；②足夠的 Li+存儲位點和暢通的 Li+擴散通道；③穩(wěn)定的主體結(jié)構(gòu)和良好的可逆性；④不溶于電解液且不與電解液反應；⑤良好的熱和電化學穩(wěn)定性；⑥易獲取、低價和環(huán)境友好等特點。理想的鋰離子電池負極材料應具有：①較低的氧化還原電位以防止鋰枝晶；②可逆的 Li+脫嵌通道；③穩(wěn)定的 Li+存儲結(jié)構(gòu)及平穩(wěn)的充放電電壓；④優(yōu)異的界面穩(wěn)定性，能與電解液形成穩(wěn)定的界面膜；⑤良好的熱和電化學穩(wěn)定性；⑥易獲取、低價和環(huán)境友好等特點。

圖 1-3 （a）各化學元素在地殼中的豐度[25]和（b）鋰元素在世界上的分布[22]Fig. 1-3 (a) Abundance of chemical elements in earth’s crust[25]and (b) World distribution of lithiumresource[22].1.3 鈉離子電池1.3.1 鈉離子電池概述其中，由于鈉元素蘊藏量大（約占地殼元素儲量的 2.36%）、分布廣泛、成本低及具有與鋰相似物理化學特性（同主族元素，表 1-2）的特點，鈉離子電池成為了目前研究最成熟、最有發(fā)展前景和最易實現(xiàn)商業(yè)化的鋰離子電池替代者[25, 30-31]。如圖 1-2（b）所示，鈉離子電池與鋰離子電池具有非常相似的充放電過程與機理。在充電過程中，Na+從正極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)的傳導嵌入負極，使負極處于富 Na+狀態(tài)，而正極材料中因 Na+的脫出，金屬離子化合價態(tài)升高以保持電中性。反之則為放電過程，整個過程伴隨著電極材料因電子的得失而發(fā)生相應的氧化還原反應。然而，由于鈉離子較大的離子半徑，當將傳統(tǒng)用作鋰離子電池的電極材料應用于鈉離子電池時，它們表現(xiàn)出了較差的電化學性能，增加了尋找合適的鈉離子電池電極材料的難度。因此，電極材料是當前鈉離子電


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