發(fā)布時(shí)間：2021-12-08 21:01

　　鋰離子電池能量密度高、工作電壓高、環(huán)境友好，但其能量密度和功率密度仍難以滿足綠色交通領(lǐng)域的性能需求。具有高功率密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命特質(zhì)的超級(jí)電容器常用于短時(shí)高功率能量輸出與存儲(chǔ)，與鋰離子電池形成補(bǔ)充。如何設(shè)計(jì)制備高性能的電極材料體系，以兼容鋰離子電池與超級(jí)電容器優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)電化學(xué)儲(chǔ)能研究的熱點(diǎn)之一。過(guò)渡金屬氧化物同時(shí)具有很高的儲(chǔ)鋰容量和贗電容特性，是鋰離子電池與超級(jí)電容器的重要備選電極體系。對(duì)于過(guò)渡金屬氧化物而言，低導(dǎo)電性和低韌性造成材料的有效利用率低，循環(huán)穩(wěn)定性差。將納米級(jí)氧化物與碳材料進(jìn)行復(fù)合，既可以減小離子遷移距離、材料絕對(duì)膨脹率，又可以提高體系導(dǎo)電性，是提升電化學(xué)性能的一種普適策略。傳統(tǒng)納米技術(shù)（如靜電紡絲法、水熱法、化學(xué)浴沉積等）雖可以有效調(diào)控氧化物粒子物相、形貌等微觀特性，但普遍存在合成周期長(zhǎng)、對(duì)設(shè)備要求高等缺點(diǎn)。本研究利用氧化劑與還原劑之間的快速氧化還原反應(yīng)，開(kāi)發(fā)了過(guò)渡金屬氧化物/碳復(fù)合電極材料的廉價(jià)高效制備技術(shù)，并展示了所合成材料的良好電化學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：1.以硝酸鐵（Fe（NO3）3·9H2O）和檸檬酸（C6H8O7·H2O）為原料，在350°C空氣氣氛... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同二次電池體積-質(zhì)量能量密度比較

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文遷移的媒介，同時(shí)能夠在電池工作過(guò)程中保持穩(wěn)定。目前來(lái)講料一般采用嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物，常見(jiàn)的如 LiCoO2、 LiNiO2ePO4、LiNiCoMnO2等；而石墨類碳材料是最常見(jiàn)的負(fù)極材料鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰等鋰鹽的有機(jī)溶劑；常用的隔膜、高空隙納米纖維膜等。

于氧化物晶粒尺寸、形貌及物相結(jié)構(gòu)影響電化學(xué)性能的構(gòu)效關(guān)系研究已經(jīng)充分開(kāi)展。研究表明，對(duì)于脆性的氧化物電極材料而言，充放電過(guò)程中電極材料巨大的、往復(fù)的體積變化很容易造成電極材料的粉化，使得部分電極材料與集流體絕緣，造成材料儲(chǔ)鋰性能的顯著降低。合理的材料形貌和復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以改善電極體系的機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)電特性，緩和或避免材料粉化引起的性能衰減�；谏鲜鏊悸�，研究人員開(kāi)發(fā)了多種形貌和結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬氧化物電極體系，從而有效改善了其儲(chǔ)鋰性能。例如，上海復(fù)旦大學(xué)于愛(ài)水課題組[13]利用 Fe(NO3)3·9H2O 和去離子水為原料，在特定溫度下持續(xù)攪拌制備了介孔α-Fe2O納米顆粒(如圖 1-3 所示)。該納米顆粒直徑為～5nm，孔徑大小在 3～20nm，由于其高的表面活性增強(qiáng)了電極材料和電解質(zhì)的接觸更有利于電子的傳輸，同時(shí)大量介孔的存在緩和了充放電過(guò)程中的體積變化，該介孔α-Fe2O3納米顆粒顯示了良好的循環(huán)及倍率特性，在電流密度 100 mA·g-1下，230 次充放電循環(huán)后比容量高達(dá) 1009 mAh·g-1，增大電流密度至 1000 mA·g-1，可逆容量仍高達(dá) 420 mAh·g-1。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]超級(jí)電容器電極材料二氧化錳的制備、改性及其電容性能[D]. 王玨.中南大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3529236