過(guò)渡金屬硼酸鹽因其優(yōu)異的物理特性已被用于非線性光學(xué)、壓電、鐵電和半導(dǎo)體等領(lǐng)域,但其在鋰離子電池方面的應(yīng)用還處于研究初期。目前過(guò)渡金屬硼酸鹽負(fù)極材料的種類相對(duì)較少、合成方法較為單一、機(jī)理研究尚不透徹,阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。鈉離子二次電池因其自身優(yōu)點(diǎn)被看作下一代鋰離子電池尤其是在大型儲(chǔ)能設(shè)備領(lǐng)域的替代品。但鈉離子半徑相對(duì)較大,傳統(tǒng)的鋰離子電池電極材料不能夠直接沿用。因此,開(kāi)發(fā)適合容納鈉離子的電極材料是非常有必要的。針對(duì)上述鋰離子/鈉離子電池面臨的問(wèn)題,本論文中主要在硼酸鹽和有機(jī)共軛羰基化合物方面開(kāi)展了相關(guān)的工作,主要包括以下四部分:（1）一維硼酸錳材料的合成及其鋰電性能研究。以NH₄HB₄O₇和Mn（NO₃）₂分別為硼源和錳源,通過(guò)選擇不同的溶劑經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的水熱/溶劑熱過(guò)程,得到了兩種一維Mn₃B₇O₁₃OH納米棒和MnBO₂OH納米棒束前驅(qū)體,經(jīng)后續(xù)煅燒過(guò)程分別得到了 Mn₂... 

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【部分圖文】：

商業(yè)化錘離子電池的工作原理，L

的體積膨脹高達(dá)４００％且隨著循環(huán)圈數(shù)的增加，活性材料逐漸粉化進(jìn)而從集流體??上脫落，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性特別差。近年來(lái)，研究者們?yōu)樘岣攉暡牧系姆�(wěn)定性主要??開(kāi)展了Ｗ下幾方面的工作（圖１－巧；第一，納米化，即將娃大顆粒材料通過(guò)機(jī)械??方法減小尺寸或從植物中原位提取納米娃材斜。第二，表面包覆其他的材料，比??如通過(guò)包覆碳或?qū)щ娋酆衔锊牧希ǹ崴針?shù)脂）能夠提高導(dǎo)電性的同時(shí)有效緩解體??積膨脹，提高循環(huán)穩(wěn)定性。在最近的報(bào)道中，錯(cuò)納米顆粒修飾的Ｓｉ＠Ｃ復(fù)合材??料能夠有效的提高比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在５００?ｍＡｇ－ｉ的電流密度下，１５０圈后??容量仍能保持在１７００?ｍＡｈ?ｇ－ｉ?＾上［１９１。第Ｈ，合成缺陷娃材料，降低結(jié)晶性。２０１５??年，王春省課題組通過(guò)簡(jiǎn)單的酸處理Ｓｉ－Ａｌ合金材料得到含有豐富缺陷的珪材料，??后經(jīng)過(guò)聚多己胺的包覆、鍛燒等過(guò)程得到Ｓｉ＠Ｃ復(fù)合材料。此Ｓｉ＠Ｃ表現(xiàn)出了非??常好的電化學(xué)性能，在１００?ｍＡｇ－ｉ的電流密度下，容量可達(dá)２２００?ｍＡｈ?ｇ－ｉ，在１０００??ｍＡｇ－ｉ的電流密度下循環(huán)１０００圈后仍能保持在ＴＯＯｍＡｈｇ－ｉＰＷ。第四，控制測(cè)試??電壓窗口。通過(guò)Ｗ上四種方法

?Ｓｌｎａｎｏｒｏｄｉ?？ｃＷＷＮｎｆｌ??圖１－２各種提升珪材料性能方式的示意圖燦碳包潭＂］，（ｂ）碳＠〇６共同包覆ｌｉｓｉ，似缺陷??珪口?Ｗ。??（巧轉(zhuǎn)換機(jī)制??轉(zhuǎn)換機(jī)制的材料主要包括過(guò)波金屬氧化物Ｐ１１、硫化物［２２１、氮化物口及磯??化物口４］，?ＭｘＮｙ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ，Ｎ＝０、Ｓ、Ｎ、巧。此類材料在首次??放電后會(huì)轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)Ｍ和相應(yīng)的化０、化Ｓ、ＬｂＮ、化Ｐ，在后續(xù)的充??電過(guò)程中回到原始狀態(tài)。但是部分過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物、硫化物、氮化物和憐化?Ｕ??物在首圈循環(huán)后就會(huì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的氧化物材料而無(wú)法實(shí)現(xiàn)可逆的恢復(fù)至原始材??料。在后續(xù)循環(huán)過(guò)程中電化學(xué)活性材料就轉(zhuǎn)變成了簡(jiǎn)單的氧化物材料進(jìn)行可逆充??放電過(guò)程，而與最初合成的材料完全不同。因此，轉(zhuǎn)換機(jī)制材料的主體氧化??物材料為主。轉(zhuǎn)換機(jī)制材料因具有原料豐富、理論比容量離（是商業(yè)石墨的２？３??倍）等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。但是，此類材料在循環(huán)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生比較大的體積??變化，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性較差。另外，轉(zhuǎn)換機(jī)制材料的離子擴(kuò)散系數(shù)和電子擴(kuò)散系??數(shù)往往較低，距離大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用還有很大距離。??為緩解體積效應(yīng)，轉(zhuǎn)換機(jī)制類材料也可Ｗ采用包覆、復(fù)合的方式。包覆層的??種類可Ｗ從傳統(tǒng)的碳層拓展至導(dǎo)電聚合物、體積效應(yīng)較小的二氧化鐵等。楊劍教??授課題組在包覆二氧化欽方面做了很多工作。其中比較有代表性的工作是設(shè)計(jì)合??成了?Ｍｍ〇４＠Ｈ－Ｔｉ〇２（Ｈ－Ｔｉ化為氨化處理的?Ｔｉ〇２）［２５］。Ｍｉｉ３〇４＠Ｈ－Ｔｉ〇２?材料在?１００??ｍＡ?ｇ－ｉ的電流密度下循環(huán)１００圈后比容量仍能保持在６１５?ｍＡｈ?ｇ－ｉ。相比單一組??分的Ｍｍ化和Ｔｉ〇２

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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