發(fā)布時(shí)間：2021-06-06 10:08

　　隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,煤、石油、天然氣等不可再生化石能源日漸消耗的同時(shí)伴隨著一系列嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因此,探究和研發(fā)高容量、高能量、使用壽命長(zhǎng)、體積小重量輕、安全無污染的新型電化學(xué)儲(chǔ)能體系以及有效地利用自然界中取之不盡的自然資源是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢(shì)。鋰電池作為新一代可再生能量存儲(chǔ)體系,因具有高能量密度、工作電壓高、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等特點(diǎn),在電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、移動(dòng)電子設(shè)備等領(lǐng)域取得了飛速發(fā)展。因此,開發(fā)理化性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉、環(huán)境友好并具有電化學(xué)活性的能源材料,是提高其作為儲(chǔ)能體系電極材料電化學(xué)性能的有效途徑。其中,天然纖維素作為生物質(zhì)資源的一種,在自然界中儲(chǔ)量非常豐富,并具有良好的生物相容性和可降解性,且具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。此外,作為一種天然高分子化合物,天然纖維素獨(dú)特的層級(jí)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)賦予纖維素物質(zhì)大的比表面積和多孔性等特點(diǎn)。因此天然纖維素物質(zhì)可作為結(jié)構(gòu)支架、碳源、反應(yīng)底物,通過層層自組裝技術(shù),利用客體材料與纖維素表面存在的眾多活性羥基作用,從而制備得到多種具有電化學(xué)活性的能源材料,又或是利用纖維素物質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作為活性材料載體,從而進(jìn)一步擴(kuò)大天然纖維素在能... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：168 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰電池不同正、負(fù)極材料的電位窗口與容量示意圖［３］??

間的嵌入和脫出過程只引起材料表面的層間距變化，不會(huì)破壞正負(fù)極活性材料的晶體結(jié)構(gòu)??和化學(xué)構(gòu)造。因此，從電化學(xué)與電能的相互轉(zhuǎn)化看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反??應(yīng)。以鈷酸鋰（ＬｉＣ〇０２）為正極的鋰離子電池為例，電池工作原理示意圖如圖１．２所示［９］，??相關(guān)電極反應(yīng)如下；充電時(shí)，Ｌｉ＋從ＬｉＣｏ０２的晶胞中脫出，Ｃｏ３＋氧化成Ｃｏ４＋；放電時(shí)，Ｌｉ＋??嵌入到ＬｉＣｏ０２中，Ｃｏ４＋還原成Ｃｏ３＋。??正極反應(yīng)：ＬｉＣｏ〇２＋＾Ｌｉ／＿ｘＣｏ０２?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ－?（１．１）??負(fù)極反應(yīng)：６Ｃ?＋?ｘＬｉ＋＋?（１．２）??電池總反應(yīng)：ＬｉＣｏ０２＋６Ｃ＋￣＾?ＬｉｋＣ〇０２?＋?ＬｋＣ６?（１．３）??？??０＊?？?Ｉ?６＂?一－？？??Ｃｈａｒｇｅ?＇?｜?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?Ｉ??Ｉ?Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅｌ??議一?ｆ讀１??圍?Ｕ－?—１?１??：＿廣，卜禮，??Ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??圖１．２以石墨為負(fù)極、ＬｉＣ〇０２為正極的商業(yè)化鋰離子電池的工作原理示意圖［９］??４??

基于Ｌｉ＋在層狀結(jié)構(gòu)的電極材料中進(jìn)行可逆脫嵌，如石墨碳負(fù)極和鋰金屬氧化物正極材料??由于Ｌｉ＋只能通過與電極材料中特定活性位點(diǎn)相結(jié)合發(fā)生嵌鋰反應(yīng)，因此鋰離子電??池的理論能量密度一般限定在４２０Ｗｈｋｇ＿１或ＭＯＯＷｈＬ－１?（圖１．４所示）［５７，６ａ］。另一方面，??Ｅｎｅｒｇｙ?Ｄｅｎｓｉｔｙ??—２?一?ｇ??ｄＳ?Ｐｉ?４２叫??Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?｜恐多－?ｆ?２８００?Ｗｈ／Ｌ??Ｓ?．?」＿佩??ｎ?Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｓｕｌｆｌｉｒ?ｂａｔｔｅｒｙ?＾?Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??圖１．４鋰硫電池和鋰離子電池（石墨碳負(fù)極和ＬｉＮｉｗＭｎｗＣｏ＾Ｏｄ的能量密度對(duì)比柱狀圖［５７，６Ｇ】??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3214162