發(fā)布時間：2021-01-13 07:44

　　由于鋰離子電池具有能量密度高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點,被廣泛應用于電動汽車和便攜式設備中。然而,作為鋰離子電池的負極材料,石墨電極擁有低的容量,已無法滿足日益增長的需求,嚴重限制了鋰離子電池的大規(guī)模應用。因此,研發(fā)電化學性能優(yōu)異的新型電極材料尤為重要。此外,由于地殼中鋰資源有限和價格昂貴等問題,極大地限制了其在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中的應用。鑒于此,鈉資源在地殼中的儲量豐富,且具有相似儲能機制的鈉離子電池,從而被認為是鋰離子電池的重要補充,極具發(fā)展前景。然而,由于鈉離子較大的半徑和較差的反應動力學,使得適合鈉離子穩(wěn)定脫出和嵌入的電極材料很少。因此,開發(fā)能夠快速、穩(wěn)定儲鋰/鈉的高比容量電極材料是目前亟待解決的問題。過渡金屬硫化物（例如FeS,CoS,MoS₂等）具有較高的理論容量、較弱的金屬-硫鍵、以及合適的氧化還原電位,作為鋰/鈉離子電池負極材料備受關注。然而,過渡金屬硫化物導電性較差,且在離子脫出/嵌入的過程中出現大的體積變化和緩慢的擴散速率導致容量的快速衰減和差的倍率性能,嚴重制約了其在電化學儲能領域的應用。本論文針對過渡金屬硫化物存在的問題,通過制備過渡金屬硫化物和碳的復... 

【文章來源】：西北師范大學甘肅省

【文章頁數】：103 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

部分儲能裝置的發(fā)展[10]。

在1977年,Armand提出“搖椅式”概念[24],鋰離子電池形象地被稱為“搖椅式電池”。相比于基于“氧化-還原反應”機理的普通電池,鋰離子電池中引入了“電化學嵌入/脫嵌”反應。以正極材料為LiCoO2,負極材料為石墨烯的鋰離子電池為例,圖1.4所示為鋰離子電池的充放電示意圖,鋰離子電池簡單來說即所謂的“濃差電池”[25]。電池充電時,當有外加電流通過時,鋰離子從正極(Li1-xCoO2)脫出,經過電解液(LiPF6)移動到負極材料,以LixC6的形式滯留,電能轉化為化學能[26-27]。當電池放電時,這些離子回到正極,通過產生的外部電流釋放儲存的化學能。鋰離子通過導電介質在兩個電極之間的來回移動,從而實現電能和化學能之間的可逆的轉換。1.3 鋰離子電池的負極材料

鋰離子電池的電化學性能在很大程度上取決于活性電極材料[28]�；钚圆牧闲枰叩目赡嫘�、大的容量、好的可塑性結構以及好的穩(wěn)定性等特點�，F已商業(yè)化的石墨烯材料與鋰形成的化合物的計量數為6(LiC6)[29],且鋰離子在石墨烯負極材料中的傳輸速率始終小于10-6cm2s-1,導致低的比容量(372 mAh g-1)、較小的能量/功率密度。因此,為了提高鋰離子電池的能量/功率密度,需要尋找容量更大、鋰離子擴散速率更高的負極材料來代替石墨烯材料(如圖1.5所示)[30]。不同的負極材料所對應的理論質量和體積比容量。經過研究,傳統(tǒng)上而言,鋰在電極中的存儲反應可以分為三種機制,即插入類(嵌入類)、合金類和轉換類(圖1.6所示)[31]。其中插入類(代表物為石墨、鈦酸鋰、以及氧化鈦等為基底的電極材料)通過鋰離子擴散到層狀結構的負極材料的空隙中,形成類似三明治的結構。該類型的材料有良好的循環(huán)能力,但表現出相對較低的比容量[32]。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2974502