日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和能源挑戰(zhàn)對發(fā)展綠色高效的能源儲存與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)產(chǎn)生了迫切的需求。尋找新的高性能能源儲存與轉(zhuǎn)換材料是當(dāng)今最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。最近,一種通過刻蝕MAX相中A層元素制備的新型二維層狀碳/氮化物——MXenes由于具有豐富的表面官能團(tuán)、高導(dǎo)電性和優(yōu)良的柔韌性等優(yōu)點(diǎn)在能量存儲與轉(zhuǎn)換、水處理、電磁屏蔽等領(lǐng)域受到廣泛研究。隨著MXenes材料的興起,具有高導(dǎo)電性能、高穩(wěn)定性和豐富種類的三元層狀化合物MAX相也逐漸踏入新能源領(lǐng)域。本論文以Ti基MAX/MXene為研究對象,以制備高倍率性能和長循環(huán)壽命的電極材料為目標(biāo),借助Ti基MAX/MXene的活性Ti元素原位制備了三類含Ti的物質(zhì)與MAX/MXene的復(fù)合電極材料:MAX@鈦酸鹽、MXene/金屬單質(zhì)和MXene/水鈉錳礦。系統(tǒng)研究了復(fù)合電極形貌結(jié)構(gòu)特征及電化學(xué)性能,并從理論和實(shí)驗(yàn)上闡明了它們高電化學(xué)活性的內(nèi)在機(jī)制。本論文第三章提出了將堿性環(huán)境下（KOH）水熱處理高導(dǎo)電性的Ti₃SiC₂ MAX和氫化處理相結(jié)合的方法,制備了一種新型的Ti₃SiC₂

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：193 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

MAX相的晶胞：(a)211相，(b)312相，(c)413相[21]

第 1 章 緒 論單的超聲處理把 MAX 相尺寸降低到亞微米尺寸，Ti3SiC2等，具有鋰離子存儲能力，是一種潛在的1-2 所示。LIBs 性能測試表明，亞微米的 Ti2SC 顆Ah g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)后達(dá)到180 mAh g-1，這一以上。亞微米 Ti3SiC2顆粒的儲鋰性能研究，也性能。雖然現(xiàn)在報道的 MAX 相的儲鋰容量還不和對材料結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行優(yōu)化，可以進(jìn)一步提高 MX 相中加入一維或二維導(dǎo)電添加劑后，隨著電極的容量也必定會增加�？傮w來說，MAX 相粉體楚，仍需深入研究。

為電極材料的添加劑應(yīng)用在 LIBs 的研究中。An 等人[44]將 Ti3SiC2作為一種新型添加劑引入 LIBs 中，對 LiFePO4/C 正極材料進(jìn)行改性，由于其納米化結(jié)構(gòu)，它面對點(diǎn)導(dǎo)電方式與球形正極粒子接觸，比點(diǎn)對點(diǎn)導(dǎo)電方式具有更高的接觸效率化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ti3SiC2的加入不僅提高了放電比容量，而且提高了電化學(xué)性，降低了電荷轉(zhuǎn)移阻抗，促進(jìn)了鋰離子的擴(kuò)散。4 wt.% Ti3SiC2改性后的LiFePO樣的電化學(xué)性能最佳，在 1 C 和 5 C 倍率時的容量分別為 140.4 和 101.2 mA h g-原始樣品（121.0 和 63.4 mA h g-1）相比，顯著提高。這表明 MAX 相可作為導(dǎo)有效改性鋰離子電極材料的電化學(xué)性能。之后 Sun 等人[45]通過相類似的方法利i3SiC2改性 Li3V2(PO4)3/C 的低溫電化學(xué)性能。Ti3SiC2改性的 Li3V2(PO4)3/C 復(fù)合具有良好的倍率性能，與未改性的復(fù)合材料相比，循環(huán)性能有較大的提高，特在-20°C 和高電流密度下。這也為 MAX 相改性寬溫度范圍的電極材料提供了可是 MAX 相在這些電極材料中的用量都很�。ā� 5%），而且 MAX 相本身的許能在電極材料中并沒有得到充分發(fā)揮。因此，MAX 相在電極材料中的應(yīng)用需要研究思路和方法。


本文編號：3024736