鋰離子電池是當(dāng)前能源儲(chǔ)存領(lǐng)域技術(shù)最為成熟,應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能器件。然而,由于全球可開采的鋰資源有限,使得鋰離子電池成本逐年攀升,因此急需發(fā)展原料資源豐富的新型低成本儲(chǔ)能器件。鎂資源豐富,且作為二次電池的負(fù)極可獲得很高的能量密度和安全性,這使得鎂離子電池成為當(dāng)前新型儲(chǔ)能電池研究的熱點(diǎn)。然而,目前鎂離子電池的研究尚處于初級(jí)階段,其中一個(gè)主要原因是電荷密度較大的Mg²⁺與電極材料之間存在較強(qiáng)的庫倫相互作用,這嚴(yán)重阻礙了Mg²⁺在材料晶格中的擴(kuò)散,進(jìn)而嚴(yán)重限制了鎂離子電池的比容量及倍率性能。另一方面,雙離子電池因其電壓高、環(huán)境友好、成本低的優(yōu)點(diǎn),而成為了當(dāng)今新型儲(chǔ)能器件的研究熱點(diǎn),該電池體系通過電解液中陰離子在石墨正極片層中可逆的插層反應(yīng)、金屬陽離子在負(fù)極的合金化或插層反應(yīng)實(shí)現(xiàn)充放電。然而目前雙離子電池中內(nèi)在反應(yīng)機(jī)制比較復(fù)雜,除了通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析外,采用理論計(jì)算相結(jié)合不僅可以節(jié)約大量的資源、資金,還可以幫助人們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究中本不易觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和內(nèi)在的反應(yīng)機(jī)理,進(jìn)一步對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行指導(dǎo)設(shè)計(jì)和優(yōu)化�；谝陨戏治�,本文首先對(duì)雙離子電池進(jìn)行數(shù)值...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鎂離子電池
        1.2.1 鎂離子電池正極材料
        1.2.2 鎂離子電池電解液
        1.2.3 鎂離子電池負(fù)極材料
    1.3 雙離子電池概述
        1.3.1 雙離子電池發(fā)展進(jìn)程
        1.3.2 雙離子電池優(yōu)勢(shì)與改進(jìn)
    1.4 數(shù)值模擬研究
    1.5 研究意義及內(nèi)容
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.3.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)
        2.3.3 拉曼光譜測(cè)試(Raman)
        2.3.4 衰減全反射式傅里葉紅外光譜(ATR-FTIR)
        2.3.5 高性能多通道全自動(dòng)比表面積及孔隙分析儀(BET)
        2.3.6 核磁共振波譜儀(NMR)
    2.4 電極材料的制備和電池組裝
        2.4.1 電極片制備
        2.4.2 電解液與隔膜制備
        2.4.3 扣式電池組裝
        2.4.4 原位電池的組裝
    2.5 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.5.1 充放電性能測(cè)試
        2.5.2 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)
        2.5.3 交流阻抗測(cè)試(EIS)
第3章 雙碳電池建模與仿真
    3.1 引言
    3.2 雙碳電池建模
        3.2.1 雙碳電池模型描述與假設(shè)
        3.2.2 電荷守恒
        3.2.3 物質(zhì)傳輸方程與質(zhì)量守恒
        3.2.4 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)
        3.2.5 邊界條件及初始值設(shè)定
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 模型驗(yàn)證
        3.3.2 材料尺寸對(duì)雙離子電池電化學(xué)性能的影響
        3.3.3 電解液濃度對(duì)電池性能影響
    3.4 結(jié)論
第4章 基于有機(jī)負(fù)極材料的鎂基雙離子電池研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.2.1 電池的組裝及性能測(cè)試
        4.2.2 原位電池表征測(cè)試
        4.2.3 理論計(jì)算
    4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果與討論
        4.3.1 正極材料機(jī)理分析
        4.3.2 負(fù)極材料機(jī)理研究
        4.3.3 電池性能研究
        4.3.4 有機(jī)負(fù)極溶解性研究
    4.4 小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3770292