隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,受限于鋰資源的低地殼儲量（¹7 ppm）和高成本,鋰離子電池已無法滿足需求。因此,基于鉀金屬的高地殼儲量（～15000 ppm）和相似的電化學性質(zhì),鉀離子電池逐漸引起了研究者們的關注。本文立足于高性能鉀離子電池電極材料的開發(fā),從成本控制入手,主要研究碳基材料和碳基復合材料的制備及其微觀結(jié)構(gòu)與儲鉀表現(xiàn)之間的關系。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）采取“固相插層+液相膨脹”合成策略,成功實現(xiàn)了石墨材料的層面間距調(diào)控。所制備得到的FeC13@EG電極材料可在50mA g-#的電流密度下釋放出269.5 mAh g-1的比容量,并可在高達5000 mA g-1的電流密度下釋放出133.1 mAh g-1的比容量。同時,FeCl3@EG電極也表現(xiàn)出了非常穩(wěn)定的循環(huán)性能。在50 mA g-1的電流密度下循環(huán)500圈以后仍能保持224.1 mAh g-1的比容量,對應著高達⁸8.82%容量保持率。此外,FeC13@EG電極在高電流密度下仍能保持良好的循環(huán)性能,在2000 mA g-1的電流密度下循環(huán)1300圈仍能保持⁷

【文章來源】：山東大學山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鉀離子電池
        1.1.1 鉀離子電池結(jié)構(gòu)及工作原理
        1.1.2 鉀離子電池電極材料研究進展
    1.2 碳基材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控
        1.2.1 層面間距與表面元素調(diào)控
        1.2.2 比表面積與孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)控
    1.3 碳基(復合)材料在儲鉀中的應用
        1.3.1 碳基材料在儲鉀中的應用
        1.3.2 碳基復合材料在儲鉀中的應用
    1.4 問題的提出
    1.5 研究內(nèi)容與技術路線
    參考文獻
第二章 實驗材料及測試方法
    2.1 實驗試劑及實驗儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的結(jié)構(gòu)表征與性能測試
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X-射線粉末衍射分析(XRD)
        2.2.4 X-射線光電子譜分析(XPS)
        2.2.5 比表面積及孔徑分析
        2.2.6 激光共聚焦拉曼光譜(Raman)
        2.2.7 熱重分析(TGA)
    2.3 電化學性能表征
        2.3.1 鉀離子電池電極制備與電池裝配
        2.3.2 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.3 電化學交流阻抗測試(EIS)
        2.3.4 恒電流充放電測試(GCD)
        2.3.5 恒電流間歇滴定法(GITT)
    2.4 第一性原理計算(DFT)
第三章 石墨的層間距調(diào)控及儲鉀行為研究
    3.1 引言
    3.2 材料合成
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 三氯化鐵插層膨脹石墨的形貌和結(jié)構(gòu)物相分析
        3.3.2 三氯化鐵插層膨脹石墨的儲鉀性能分析
        3.3.3 三氯化鐵插層膨脹石墨的儲鉀機理研究
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 原位自模板法制備氮摻雜多孔碳及儲鉀應用
    4.1 引言
    4.2 材料合成
    4.3 結(jié)果分析與討論
        4.3.1 多孔碳/氮摻雜多孔碳的表面形貌分析
        4.3.2 多孔碳/氮摻雜多孔碳的物相結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 多孔碳/氮摻雜多孔碳的儲鉀性能分析
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 原位自模板法制備錫基復合材料及其儲鉀應用
    5.1 引言
    5.2 材料合成
    5.3 介孔碳支撐磷化錫的制備及其儲鉀性能分析
        5.3.1 介孔碳支撐磷化錫的表面形貌和結(jié)構(gòu)物相分析
        5.3.2 介孔碳支撐磷化錫的儲鉀性能分析
        5.3.3 介孔碳支撐磷化錫的儲鉀機理探究
    5.4 石墨烯表面限域二硫化錫的制備及儲鉀性能分析
        5.4.1 石墨烯表面限域二硫化錫的形貌和物相結(jié)構(gòu)分析
        5.4.2 石墨烯表面限域二硫化錫的儲鉀性能分析
        5.4.3 石墨烯表面限域二硫化錫的儲鉀機理探究
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻
第六章 碳基(復合)材料的儲鉀機理研究
    6.1 碳基材料的儲鉀行為研究
    6.2 碳基材料的擴散行為儲鉀與微觀結(jié)構(gòu)的關系
    6.3 碳基材料的電容行為儲鉀與微觀結(jié)構(gòu)的關系
    6.4 碳基材料中的鉀離子擴散動力學探究
    6.5 碳基復合材料的鉀離子擴散動力學探究
    6.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
作者簡介
攻讀博士學位期間的獲獎情況
攻讀博士學位期間參加學術會議情況
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
附件1
附件2
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子二次電池電極材料的研究進展[J]. 陳軍,陶占良,袁華堂.  電源技術. 2007(12)
[2]FeCl3-GIC的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性研究[J]. 劉洪波,肖谷雨,蘇玉長,張紅波.  新型炭材料. 2000(01)



本文編號：3628775