高容量電極材料的設(shè)計、合成及其儲鎂/鋰性能研究
發(fā)布時間：2021-09-24 20:23
鋰離子電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于便攜式移動設(shè)備、電動汽車和儲能電站等領(lǐng)域。然而,隨著人類社會的不斷發(fā)展與進步,對化學(xué)電源的要求越來越高,促使科學(xué)工作者們不斷地探索,提出了金屬-空氣（比如Zn-O2,Mg-O2,Al-O2等）和鋰-亞硫酰氯等高能一次電池以及可充鎂電池等新型二次電池體系。無論是一次還是二次電池,尋找理想的電極材料是關(guān)鍵。對一次電池來說,主要關(guān)注的是正負極材料的比容量、輸出電壓以及電池的自放電行為。而對于二次電池,除了上述因素,更要關(guān)注電極反應(yīng)的可逆性。迄今為止,人們已經(jīng)開發(fā)出了各種各樣的正極和負極材料,其中多價態(tài)的過渡金屬氧化物因其具有高的理論比容量而備受研究者的青睞。然而,過渡金屬氧化物作為二次電池的電極材料時,仍然存在首效低、循環(huán)性能差和倍率性能差等很多問題。對此,本文通過多種合成方法可控制備了一系列具有高比容量的新型多元過渡金屬氧化物,并研究了材料的形貌特征、顆粒尺寸和微納結(jié)構(gòu)對于其作為可充鎂/鋰混合離子電池正極材料和鋰離子電池負極材料的電化學(xué)性能的影響。具體的研究內(nèi)容和取得的結(jié)果如下:（1）本文首次將CF...
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：154 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
各化學(xué)元素在地殼中的相對豐度[4]
第一章 緒論進行可逆嵌/脫鎂離子的化合物構(gòu)成，電解質(zhì)主要由一些的非水液體或者固體構(gòu)成，負極材料主要由金屬鎂、鎂合離子的物質(zhì)構(gòu)成。顯示的是可充鎂電池的工作原理示意圖。電池在充電時，出，在外電壓的驅(qū)使下，經(jīng)由電解液向負極材料方向遷移的導(dǎo)線中，等量的電子從正極流向負極。充電時，負極材料鎂量較少，能量比較高；放電時則相反，Mg2+從負極中脫中；外電路流動的電子產(chǎn)生電流，此時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電如鋰電池，但從材料成本和安全性角度看，可充鎂電池仍
第一章 緒論（1）過渡金屬硫化物和硒化物長期以來，過渡金屬硫化物在二次電池中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。研究最多的材料主要為 Chevrel 相和二維層狀結(jié)構(gòu)（MS2, M=Nb，Ti，V，Mo 和 W 等）。其中，Cherv Mo6S8材料被認為是可充電鎂電池當中最具有應(yīng)用前景的正極材料之一，因為它離子的可逆嵌入和脫出表現(xiàn)出很強的高耐性。Chervel 相 Mo6S8材料的結(jié)構(gòu)如圖 1示，它由 8 個 S 組成的立方體和 6 個 Mo 組成的八面體所構(gòu)成，其中存在大量的分布，從而彌補了二價離子引起的電荷不平衡問題。目前，關(guān)于鎂離子在 Cherv Mo6S8材料中的嵌入/脫出反應(yīng)機理的研究已經(jīng)很多。Aurbach D.等人[13, 14]，在 20第一次報道了 Chverel 相 Mo6S8材料，該材料在 0.25 M Mg(AlCl2BuEt)2/THF 電中，當充放電倍率為 C/8 時，其首次放電容量為 100 mAh g-1， 經(jīng)過 2000 圈的電反應(yīng)之后，容量衰減幾乎為零。對于 Mo6S8材料，Mg2+的脫/嵌反應(yīng)過程如下：6 8 x 6 8xMg Mo SMg Mo S (0<x<2) 放電充電（1-2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈉離子電池負極材料研究進展[J]. 苗艷麗,劉興江. 電源技術(shù). 2015(02)
[2]鎂電池研究進展[J]. 胡啟明,張婭,陳秋榮. 電源技術(shù). 2015(01)
[3]正極集流體對可充鎂電池電化學(xué)性能的影響[J]. 蘇碩劍,努麗燕娜,非路熱·吐爾遜,楊軍,王久林. 物理化學(xué)學(xué)報. 2015(01)
[4]介孔硅酸錳鎂可充鎂電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[J]. 努麗燕娜,楊軍,鄭育培,王久林. 無機材料學(xué)報. 2011(02)
[5]可充鎂電池正極材料MgTi2O5的研究[J]. 趙明,焦麗芳,袁華堂,王偉,王永梅. 南開大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(03)
博士論文
[1]鋰離子電池集流體與新型離子液體電解液的相容性及界面電化學(xué)行為研究[D]. 彭成信.上海交通大學(xué) 2008
碩士論文
[1]可充鎂電池正極材料及電池體系研究[D]. 潘萬晶.上海交通大學(xué) 2016
[2]鉬基復(fù)合材料的制備及其儲鋰性能研究[D]. 郭蕾.上海大學(xué) 2015
本文編號：3408391
【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：154 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
各化學(xué)元素在地殼中的相對豐度[4]
第一章 緒論進行可逆嵌/脫鎂離子的化合物構(gòu)成，電解質(zhì)主要由一些的非水液體或者固體構(gòu)成，負極材料主要由金屬鎂、鎂合離子的物質(zhì)構(gòu)成。顯示的是可充鎂電池的工作原理示意圖。電池在充電時，出，在外電壓的驅(qū)使下，經(jīng)由電解液向負極材料方向遷移的導(dǎo)線中，等量的電子從正極流向負極。充電時，負極材料鎂量較少，能量比較高；放電時則相反，Mg2+從負極中脫中；外電路流動的電子產(chǎn)生電流，此時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電如鋰電池，但從材料成本和安全性角度看，可充鎂電池仍
第一章 緒論（1）過渡金屬硫化物和硒化物長期以來，過渡金屬硫化物在二次電池中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。研究最多的材料主要為 Chevrel 相和二維層狀結(jié)構(gòu)（MS2, M=Nb，Ti，V，Mo 和 W 等）。其中，Cherv Mo6S8材料被認為是可充電鎂電池當中最具有應(yīng)用前景的正極材料之一，因為它離子的可逆嵌入和脫出表現(xiàn)出很強的高耐性。Chervel 相 Mo6S8材料的結(jié)構(gòu)如圖 1示，它由 8 個 S 組成的立方體和 6 個 Mo 組成的八面體所構(gòu)成，其中存在大量的分布，從而彌補了二價離子引起的電荷不平衡問題。目前，關(guān)于鎂離子在 Cherv Mo6S8材料中的嵌入/脫出反應(yīng)機理的研究已經(jīng)很多。Aurbach D.等人[13, 14]，在 20第一次報道了 Chverel 相 Mo6S8材料，該材料在 0.25 M Mg(AlCl2BuEt)2/THF 電中，當充放電倍率為 C/8 時，其首次放電容量為 100 mAh g-1， 經(jīng)過 2000 圈的電反應(yīng)之后，容量衰減幾乎為零。對于 Mo6S8材料，Mg2+的脫/嵌反應(yīng)過程如下：6 8 x 6 8xMg Mo SMg Mo S (0<x<2) 放電充電（1-2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈉離子電池負極材料研究進展[J]. 苗艷麗,劉興江. 電源技術(shù). 2015(02)
[2]鎂電池研究進展[J]. 胡啟明,張婭,陳秋榮. 電源技術(shù). 2015(01)
[3]正極集流體對可充鎂電池電化學(xué)性能的影響[J]. 蘇碩劍,努麗燕娜,非路熱·吐爾遜,楊軍,王久林. 物理化學(xué)學(xué)報. 2015(01)
[4]介孔硅酸錳鎂可充鎂電池正極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[J]. 努麗燕娜,楊軍,鄭育培,王久林. 無機材料學(xué)報. 2011(02)
[5]可充鎂電池正極材料MgTi2O5的研究[J]. 趙明,焦麗芳,袁華堂,王偉,王永梅. 南開大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(03)
博士論文
[1]鋰離子電池集流體與新型離子液體電解液的相容性及界面電化學(xué)行為研究[D]. 彭成信.上海交通大學(xué) 2008
碩士論文
[1]可充鎂電池正極材料及電池體系研究[D]. 潘萬晶.上海交通大學(xué) 2016
[2]鉬基復(fù)合材料的制備及其儲鋰性能研究[D]. 郭蕾.上海大學(xué) 2015
本文編號：3408391
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