隨著全球化石燃料的逐步消耗和人類對能量需求的日益增長,開發(fā)清潔的能量存儲體系顯得尤為重要。鋰離子電池,作為一種高效的儲能體系,目前已被成功商業(yè)化應(yīng)用在小型便攜式的電子設(shè)備上。但是,鋰離子電池在能量/功率密度方面難以滿足大型設(shè)備的要求,因此,開發(fā)新型的高容量的電極材料是解決上述問題的關(guān)鍵。目前,商業(yè)化石墨負(fù)極材料比容量低,探尋高容量的負(fù)極材料尤為重要。鋰在地殼中儲量有限等問題也是限制鋰離子電池大規(guī)模應(yīng)用的障礙,除鋰離子電池外,鈉離子電池同鋰離子電池具有相似反應(yīng)機理,鈉在地殼中儲量遠(yuǎn)高于鋰,而且對環(huán)境友好,因此鈉離子電池具有非常大的應(yīng)用潛力,但是鋰離子電池體系適用的負(fù)極材料部分難以直接應(yīng)用于鈉離子電池方面,因此開發(fā)高容量的鈉電負(fù)極材料非常重要。鋰電負(fù)極方面,轉(zhuǎn)換機制和合金機制的材料均具有較高的比容量,被認(rèn)為具有很大的應(yīng)用潛力,尤其是鎳基、錫基等氧化物材料。如NiO理論比容量718 mAh g-1 SnO2理論比容量774mAhg-1,鎳和錫具有在地殼中儲量相對較高和對環(huán)境友好等優(yōu)點,但是鎳基、錫基氧化物材料導(dǎo)電性較差且反應(yīng)過程存在體積膨脹問題,如錫基材料合金-脫合金過程中體積膨脹率高達35...

【文章頁數(shù)】：179 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２．?（ａ）微米級Ｓｉ顆粒和（ｂ）經(jīng)研磨之后的Ｓｉ的ＳＥＭ圖，（ｃ）碳包覆的納??米Ｓｉ的ＨＲＴＥＭ圖，（ｅ）?Ｓｉ／Ｃ產(chǎn)品的光學(xué)照片，Ｓｉ／Ｃ復(fù)合材料的（ｆ，?ｇ）?ＳＥＭ??圖，（ｈ）橫截面ＳＥＭ圖和（ｍ）電化學(xué)性能＿

?通過結(jié)合便捷和低成本的砂磨、球磨和噴霧干燥幾種工藝，合成了新型的Ｓｉ／Ｃ??復(fù)合微球１４６］，如圖１－２所示。Ｓｉ／Ｃ微球復(fù)合材料由于具有三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)以及較大??的振實密度，其在高面載量（８．５?ｍｇ?ｃｍ＿２）情況下，仍然保持優(yōu)異的電化學(xué)性能，??而且Ｓｉ／Ｃ－ＬｉＮｉａ５Ｃ....

圖１－３．鈉離子電池工作原理示意圖［５６］

充電時，Ｎａ＋從正極材料中脫出，經(jīng)電解液和隔膜嵌入負(fù)極材料中，??此時，電子由正極轉(zhuǎn)移至負(fù)極，實現(xiàn)充電；相反的過程，實現(xiàn)放電［５６】，上述過??程如圖１－３所示。??Ｃｈａｒｇｅ??—［．？?．．．．．．命??？??＇２＊２＾?｜?”??ｅ．Ｊｋ?＾?ｅ．??Ａｌ?Ｃａｔｈｏｄｅ....

圖１－５．?Ｓｎ－Ｎ摻雜碳微米籠⑷示意圖，（ｂ，?ｃ）?ＳＥＭ，（ｄ）?１?Ａｇ＿１下循環(huán)性能［９９］

而且還可以防止納米顆粒的聚集，從而保持材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定［９８］。如Ｃｈｅｎ??等人通過噴霧干燥結(jié)合熱處理的方法合成了?Ｓｎ－Ｎ摻雜的Ｃ微米籠復(fù)合材料作為??鈉電負(fù)極［９９１如圖１－５所示，良好的電化學(xué)性能主要歸因于Ｓｎ／Ｎ－摻雜的碳微米??籠結(jié)構(gòu)，合成過程中ＮａＣ．ｌ的使用及后續(xù)的....

圖１－６．?（ａ－ｃ）和（ｂ－ｆ）分別為ｃ－Ｓｂ／Ｃ和ａ－Ｓｂ／Ｃ復(fù)合材料的ＳＥＭ和ＨＲＴＥＭ照片，??

ｇ—１，如圖１－６所示；Ｗａｎｇ課題組合成了紅磷／單壁碳納米管（ＳＷＣＮＴ）復(fù)合材??料［１（）１］，作者通過改性的蒸發(fā)－凝聚的方法將紅磷均勻的分布于相互纏繞的??ＳＷＣＮＴ之間，由于非破壞性的工藝，使得高導(dǎo)電性和高機械強度的ＳＷＣＮＴ網(wǎng)??絡(luò)得到相對完整地保留，提高了復(fù)合材料的....

本文編號：3940238