【摘要】：鎂離子電池具有價格低廉、安全性好、能量密度高等優(yōu)點,是最有發(fā)展前景的新型儲能電池技術(shù)之一,但是鎂離子電池較低的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性限制了它們在儲能電池中的實際應(yīng)用。為了解決上述問題,本論文采用具有層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物和硫化物分別構(gòu)建了鎂離子電池、鋰鎂雙鹽電池和鈉鎂雙鹽電池。采用第一性原理計算和多種實驗手段對上述鎂基二次電池的電化學性能進行了表征,分析了它們的電化學反應(yīng)機理。通過系統(tǒng)的研究,揭示了Ti O2-B納米線在鎂離子電池中的表面鎂離子存儲反應(yīng)機制,闡明了Ti O2-B納米線在鋰鎂雙鹽電池中的鋰離子贗電容存儲機制,發(fā)現(xiàn)了基于原位擴層作用的過渡金屬硫化物鎂基雙鹽電池材料,構(gòu)建了基于二維過渡金屬硫化物的高性能鈉鎂雙鹽二次電池。上述工作為揭示不同鎂基二次電池體系的電化學反應(yīng)原理提供了可靠的理論依據(jù),并為鎂基二次電池電化學性能的改進提供了可行的技術(shù)方案。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM912
【圖文】：

、充放電效率高、不易生成枝晶、安全性好。這種雙池和鎂離子電池各自的優(yōu)勢，可以進行高效、快速、穩(wěn)電池的啟發(fā)，考慮到鈉在自然界的含量更為豐富并且有相似性，人們也逐步對鈉鎂雙鹽電池（Na+/Mg2+d研究。電池的構(gòu)造和基本工作原理池的構(gòu)造與鋰離子電池相似[6, 7]，主要是由正極材料及電池殼構(gòu)成，如圖 1.1 所示。在放電過程中，電料一側(cè)進行存儲，金屬鎂負極將溶出 Mg2+離子進入正極一側(cè) Mg2+離子從材料中脫出進入電解液，電解屬鎂負極一側(cè)，如圖 1.2 所示。

圖 1.2 鎂離子電池工作原理示意圖igure 1.2 Scheme of the operation principles of MIB ce池研究進展 20 年里，人們對鎂離子電池的新型電解質(zhì)和正極材[4, 8-18]，推動了鎂離子電池的發(fā)展。池電解液研究進展影響可充電電池性能的關(guān)鍵因素，而開發(fā)一種既可以又不會在電化學反應(yīng)過程中產(chǎn)生鈍化層的電解液一所做的工作中的重要挑戰(zhàn)之一[19-25]。由于極性非質(zhì)子

在不同倍率下首次及第二次充放電曲線（a）和 0.1 C 倍性能及庫倫效率（b）a) Charge discharge curves of the first and second cycles at cycling performance and coulombic efficiency at a 0.1 C rat離子電池各種過渡金屬硫化物正極材料的研究當中，最。由于材料結(jié)構(gòu)的特殊性，減弱了離子捕獲效應(yīng)[8]，使得保持率。在 APC 電解液體系下，該材料可以獲得 100 m放電電壓為 1.0 V[47]。此后人們對改進該材料的電化學性ha 等人通過改變合成方法制備了 1 1.5μm 的 Mo6S8立方率性能[48]。Woo 等人制備了 CuxMo6S8材料，由于 Mg2+離之間的相互作用使得該材料的電化學性能有明顯提升，08 mAh g 1的可逆比容量[49]。

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