具有多變V價(jià)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(jià)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(fù)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(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差。針對(duì)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(shí),探索了顯微和晶體結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)控機(jī)制,闡明了電化學(xué)反應(yīng)原理,揭示了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的協(xié)同提高機(jī)理,建立三維微納結(jié)構(gòu)-儲(chǔ)鈉機(jī)理-電化學(xué)性能的關(guān)系模型,進(jìn)一步提升了硫化釩的電化學(xué)性能和拓寬了硫化釩的應(yīng)用領(lǐng)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(dāng)將c-VS₂@VO... 

【文章來源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

生活中常見的便攜式電子設(shè)備及電動(dòng)交通工具效果圖

硫化釩三維微納結(jié)構(gòu)的可控構(gòu)建及其儲(chǔ)鈉性能研究正極： LiCoO2 xLi++ xe-+ Li1-xCoO2（1-1）負(fù)極： xLi++ 6C + xe- LixC6（1-2）電池反應(yīng)： LiCoO2+ 6C Li1-xCoO2+ LixC6（1-3）理想的鋰離子電池正極材料應(yīng)具有：①較高的金屬離子氧化還原電位；②足夠的 Li+存儲(chǔ)位點(diǎn)和暢通的 Li+擴(kuò)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(yīng)；⑤良好的熱和電化學(xué)穩(wěn)定性；⑥易獲取、低價(jià)和環(huán)境友好等特點(diǎn)。理想的鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)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(chǔ)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(xué)穩(wěn)定性；⑥易獲取、低價(jià)和環(huán)境友好等特點(diǎn)。

圖 1-3 （a）各化學(xué)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(yùn)藏量大（約占地殼元素儲(chǔ)量的 2.36%）、分布廣泛、成本低及具有與鋰相似物理化學(xué)特性（同主族元素，表 1-2）的特點(diǎn)，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(shí)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(jī)理。在充電過程中，Na+從正極脫出，經(jīng)過電解質(zhì)的傳導(dǎo)嵌入負(fù)極，使負(fù)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(jià)態(tài)升高以保持電中性。反之則為放電過程，整個(gè)過程伴隨著電極材料因電子的得失而發(fā)生相應(yīng)的氧化還原反應(yīng)。然而，由于鈉離子較大的離子半徑，當(dāng)將傳統(tǒng)用作鋰離子電池的電極材料應(yīng)用于鈉離子電池時(shí)，它們表現(xiàn)出了較差的電化學(xué)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(dāng)前鈉離子電


本文編號(hào)：2998347