基于雙金屬鈣鈦礦氟化物電極材料的制備及其儲能特性研究
發(fā)布時間：2020-12-07 00:20
匱乏的不可再生能源已不能滿足當(dāng)下電子信息和新能源汽車的高速發(fā)展需求,尋找綠色高效的儲能體系一直是人們所關(guān)注的焦點(diǎn),也是當(dāng)下科學(xué)研究的熱門課題。鋰離子電池和超級電容器是當(dāng)前運(yùn)用最廣泛且最有效的儲能設(shè)備。基于傳統(tǒng)過渡金屬基的電極材料由于穩(wěn)定性較差、倍率性能不高,應(yīng)用領(lǐng)域也較單一,這極大限制了其廣泛應(yīng)用。因此,開發(fā)新型電極材料并應(yīng)用在不同儲能體系是滿足高效儲能所必須的。本論文合成了兩類不同鈣鈦礦氟化物的新型電極材料,分別應(yīng)用在水系超級電容器以及包括鋰離子電池、鋰離子電容器和雙離子電池在內(nèi)的有機(jī)系鋰離子儲能體系中。利用鈣鈦礦中的金屬-氟鍵高穩(wěn)定性以及雙金屬間的協(xié)同效應(yīng)來提高材料的電化學(xué)性能,對材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試的同時還結(jié)合多項(xiàng)物理表征對儲能機(jī)制做了初步研究。主要內(nèi)容如下:1.通過溶劑熱法制備了不同鈷、錳比例的雙金屬鈣鈦礦氟化物K-Co-Mn-F（Co:Mn=1:0,12:1,6:1,3:1,1:1,1:3,0:1）。當(dāng)進(jìn)行單電極測試時K-Co-Mn-F（Co:Mn=6:1）電極材料表現(xiàn)出相對最大的比電量(113 C g-1/1 A g-1),出色...
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
超級電容器的結(jié)構(gòu)
生反應(yīng)的雙電容電容器不同，它還能在材料內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，使材料利用而存儲更多的能量。其電極材料最常見有過渡金屬氧化物和導(dǎo)見的有 RuO2[35, 36]、NiO[37]、Co3O4[38]、MnO2[39, 40]、Fe2O3[41]、V2O或三元過渡金屬基氧化物。導(dǎo)電聚合物常見的有聚吡咯、聚苯胺、衍生物[44-47]等。
功率密度高于傳統(tǒng)鋰離子電池。雙離子電池不同于傳統(tǒng)鋰離子電單一 Li+作載流子在正負(fù)極之間發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行儲能，而是由正、負(fù)離子極發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行儲能。除此之外，科研人員還對新型電解液進(jìn)行嘗試，決電極與電解液之間界面的問題。其實(shí)這么做的最終目的都是尋找一種、安全的儲能器件以滿足新時期大家對能源的需求。.1 鋰離子電池的儲能機(jī)理實(shí)驗(yàn)室常見的鋰離子電池的主要組成部分和超級電容器一樣包括電極體、隔膜、電解液和外殼部分。圖 1.3 展示的是第一代商業(yè)化的鋰離子作原理圖[66]。當(dāng)外接電源時，Li+從鈷酸鋰正極材料體相的晶格中脫離出電解液穿過隔膜到負(fù)極材料石墨的晶格中，與此同時為了保持整個體系外電路電子會從正極到達(dá)負(fù)極。放電時，過程相反。在整個過程中，逆的進(jìn)行往復(fù)的脫出嵌入過程并不會破壞晶體結(jié)構(gòu)，只會改變材料的Li+這種往復(fù)運(yùn)動，就像來回?cái)[動的搖椅，所以鋰離子電池又被形象的電池[67]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于碳材料的超級電容器電極材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,趙慎龍,郝昌龍,陸晨光,朱以華,唐智勇. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]Electrochemical performance of aluminum niobium oxide as anode for lithium-ion batteries[J]. Qi Wang,Fu-Chi Wang,Xing-Wang Cheng. Rare Metals. 2016(03)
[3]超級電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 余麗麗,朱俊杰,趙景泰. 自然雜志. 2015(03)
[4]雙鈣鈦礦La2CoNiO6無機(jī)納米纖維的制備及超級電容器性能[J]. 吳艷波,畢軍,魏斌斌. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]不同測試技術(shù)下超級電容器比電容值的計(jì)算[J]. 米娟,李文翠. 電源技術(shù). 2014(07)
[6]欠電位沉積研究進(jìn)展[J]. 郭雷,譚建紅,李文坡,胡舸,張勝濤. 化學(xué)進(jìn)展. 2013(11)
[7]電化學(xué)混合電容器[J]. 鄧梅根,汪斌華,胡永達(dá),楊邦朝. 電池. 2004(04)
[8]鋰離子電池的應(yīng)用開發(fā)[J]. 趙健,楊維芝,趙佳明. 電池工業(yè). 2000(01)
本文編號：2902267
【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
超級電容器的結(jié)構(gòu)
生反應(yīng)的雙電容電容器不同，它還能在材料內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，使材料利用而存儲更多的能量。其電極材料最常見有過渡金屬氧化物和導(dǎo)見的有 RuO2[35, 36]、NiO[37]、Co3O4[38]、MnO2[39, 40]、Fe2O3[41]、V2O或三元過渡金屬基氧化物。導(dǎo)電聚合物常見的有聚吡咯、聚苯胺、衍生物[44-47]等。
功率密度高于傳統(tǒng)鋰離子電池。雙離子電池不同于傳統(tǒng)鋰離子電單一 Li+作載流子在正負(fù)極之間發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行儲能，而是由正、負(fù)離子極發(fā)生反應(yīng)進(jìn)行儲能。除此之外，科研人員還對新型電解液進(jìn)行嘗試，決電極與電解液之間界面的問題。其實(shí)這么做的最終目的都是尋找一種、安全的儲能器件以滿足新時期大家對能源的需求。.1 鋰離子電池的儲能機(jī)理實(shí)驗(yàn)室常見的鋰離子電池的主要組成部分和超級電容器一樣包括電極體、隔膜、電解液和外殼部分。圖 1.3 展示的是第一代商業(yè)化的鋰離子作原理圖[66]。當(dāng)外接電源時，Li+從鈷酸鋰正極材料體相的晶格中脫離出電解液穿過隔膜到負(fù)極材料石墨的晶格中，與此同時為了保持整個體系外電路電子會從正極到達(dá)負(fù)極。放電時，過程相反。在整個過程中，逆的進(jìn)行往復(fù)的脫出嵌入過程并不會破壞晶體結(jié)構(gòu)，只會改變材料的Li+這種往復(fù)運(yùn)動，就像來回?cái)[動的搖椅，所以鋰離子電池又被形象的電池[67]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于碳材料的超級電容器電極材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,趙慎龍,郝昌龍,陸晨光,朱以華,唐智勇. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]Electrochemical performance of aluminum niobium oxide as anode for lithium-ion batteries[J]. Qi Wang,Fu-Chi Wang,Xing-Wang Cheng. Rare Metals. 2016(03)
[3]超級電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 余麗麗,朱俊杰,趙景泰. 自然雜志. 2015(03)
[4]雙鈣鈦礦La2CoNiO6無機(jī)納米纖維的制備及超級電容器性能[J]. 吳艷波,畢軍,魏斌斌. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]不同測試技術(shù)下超級電容器比電容值的計(jì)算[J]. 米娟,李文翠. 電源技術(shù). 2014(07)
[6]欠電位沉積研究進(jìn)展[J]. 郭雷,譚建紅,李文坡,胡舸,張勝濤. 化學(xué)進(jìn)展. 2013(11)
[7]電化學(xué)混合電容器[J]. 鄧梅根,汪斌華,胡永達(dá),楊邦朝. 電池. 2004(04)
[8]鋰離子電池的應(yīng)用開發(fā)[J]. 趙健,楊維芝,趙佳明. 電池工業(yè). 2000(01)
本文編號：2902267
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