鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保儲能裝置,因其循環(huán)穩(wěn)定性好、能量密度高和環(huán)境友好而受到廣泛關(guān)注。近年來,二維過渡金屬碳氮化物（MXenes）以其較高的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的導(dǎo)電性、較高的比表面積和容納嵌入物的能力,引起了科研者的興趣。但是,大多數(shù)的MXenes來源于氫氟酸（HF）刻蝕Ti₃AlC₂,而Ti₃AlC₂在商業(yè)上無法大批量供應(yīng),生產(chǎn)成本高,所以本文采用Ti₃SiC₂作為供應(yīng)充足且廉價的MAX相制備MXenes。本文首次利用HF和氧化劑對Ti₃SiC₂中的硅進(jìn)行選擇性蝕刻來制備二維層狀Ti₃C₂,并用作鋰離子電池負(fù)極材料。通過調(diào)控氧化劑的氧化性和蝕刻溫度,能有效控制二維Ti₃C₂的層間距離。其次,采用原位生長法將二維Ti₃C₂與TiO₂進(jìn)行復(fù)合和靜電吸引法將二維Ti... 

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展歷史
        1.2.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和特點
        1.2.3 鋰離子電池工作原理
    1.3 二維材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 二維材料的分類
        1.3.2 二維材料的應(yīng)用
    1.4 MXenes在鋰離子電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.4.1 MXenes的制備
        1.4.2 MXenes的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.4.3 MXenes的嵌鋰機(jī)理
    1.5 本論文的研究目的及主要內(nèi)容
第二章 實驗方案與研究方法
    2.1 實驗原料和實驗設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 實驗樣品表征方法
        2.2.1 X射線衍射儀
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 透射電子顯微鏡
        2.2.4 比表面積與孔隙度分析儀
        2.2.5 拉曼光譜儀
        2.2.6 X射線光電子能譜分析
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 鋰離子電池電極的制備
        2.3.2 鋰離子電池的組裝
        2.3.3 恒電流充放電測試
        2.3.4 循環(huán)伏安測試
        2.3.5 電化學(xué)交流阻抗測試
第三章 二維層狀Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 二維層狀Ti_3C_2材料的制備
        3.2.2 二維層狀Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料的制備
        3.2.3 材料的表征與性能測試
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 不同刻蝕溫度對二維層狀Ti_3C_2材料形貌的影響
        3.3.2 二維層狀Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料物相分析和表征
        3.3.3 二維層狀Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料電化學(xué)性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 二維層狀氮摻雜Ti_3C_2材料的制備
        4.2.2 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料的制備
        4.2.3 材料的表征與性能測試
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 不同刻蝕條件對Ti_3C_2材料的影響
        4.3.2 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料的物相分析和表征
        4.3.3 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 復(fù)合材料電化學(xué)性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 ZnCo_2O_4納米片的制備
        5.2.2 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 復(fù)合材料的制備
        5.2.3 材料的表征與性能測試
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 不同復(fù)合比例對氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 復(fù)合材料的影響
        5.3.2 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 復(fù)合材料的物相分析和表征
        5.3.3 氮摻雜二維層狀Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰電池發(fā)展簡史[J]. 黃彥瑜.  物理. 2007(08)
[2]鋰離子二次電池的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 安平,其魯.  北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(S1)



本文編號：3650093