可充電鎂電池是一種非常有前景的能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換技術(shù)。鎂是一種化學(xué)性質(zhì)溫和且儲(chǔ)量豐富的金屬,是地殼中居于第五的元素,儲(chǔ)量豐富。金屬M(fèi)g是高能量密度電池有利的金屬負(fù)極之一。鎂的還原電勢(shì)（-2.37vs.SHE）較低。由于鎂金屬具有二價(jià),其體積比容量達(dá)到3833 mAh cm-3,高于鋰金屬（2046 mAh cm-3）。更重要的是,與鋰金屬不同,鎂金屬在可逆的電化學(xué)沉積/溶解過(guò)程中不會(huì)形成枝晶,作為電池負(fù)極材料時(shí)安全性高。因此,如果能開發(fā)低成本、長(zhǎng)壽命、高安全性的鎂二次電池,將具有巨大的應(yīng)用潛力。目前對(duì)可充電鎂電池的研究主要面臨兩個(gè)主要的挑戰(zhàn):一是由于Mg2+較高的極化性質(zhì)而缺乏具有較快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的電極材料。二是缺乏與正負(fù)極相匹配的可實(shí)現(xiàn)鎂可逆沉積/溶解的非水電解液。本論文通過(guò)對(duì)可充電鎂電池的新型正極材料和負(fù)極材料的設(shè)計(jì)和研究,有效地獲得了適宜的電壓平臺(tái)、較高的容量和出色的循環(huán)壽命。此外,通過(guò)理論模擬計(jì)算和多種實(shí)驗(yàn)表征手段,系統(tǒng)研究了 Mg2+在電極材料中的儲(chǔ)存機(jī)理。具體而言,取得了以下幾個(gè)方面的研究成果:1.首次報(bào)道了具有特殊的一維原子鏈結(jié)構(gòu)的分枝狀VS4作為高性能鎂電池正極材料。通過(guò)溶液... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．５?Ｍｇ沉積過(guò)程示意圖［１８］

Ｍｇ沉積的過(guò)電勢(shì)和電化學(xué)物種的活性密切相關(guān)Ｍｇ第二次沉積在首次??沉積位點(diǎn)上的過(guò)電勢(shì)急劇增加。因此接下來(lái)的Ｍｇ沉積更傾向于在Ｍｇ電極表面??上較低過(guò)電勢(shì)的位點(diǎn)上進(jìn)行，如圖１．５。這種機(jī)制支持了基于格氏試劑的電解液??中Ｍｇ的沉積是均勻的且沒(méi)有枝晶生成。??（ａ）?＊＾ｒ?；?＿?乂??Ｂ?３??：＿２?＿＿＿：＿?Ｓ??＜＊ｍ＊?＾?４＾?ｆｔ?ｗｍ／Ｗ，?％／ＷＷｉｗＳ＃?ｐ??＾?＼?－?ｗ??￡?：；；：＇?Ｓ：??圖１．５?Ｍｇ沉積過(guò)程示意圖［１８］。??Ｆｉｇ．?１．５?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｍｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ＾１８１．??８??

ｃｈａｒｇｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?１ｓｔ?ａｎｄ?２ｎｄ?ｃｙｃｌｅｓ?ｉｎ?ＡＰＣ／ＴＨＦ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ａｔ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｒａｔｅｓ，?（ｂ）??Ｃａｐａｃｉｔｙ?ａｎｄ?Ｃｏｕｌｏｍｂ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｉｎ?ＡＰＣ／Ｇ４?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ａｔ?Ｃ／１０［６３］．??層狀ＭｏＳ２的層與層之間是較弱的范德華力，層間距較大，結(jié)構(gòu)如圖１．８ａ所??示［６４］，被認(rèn)為是一種很好的正極材料［６５，６６］。Ｃｈｅｎ等人報(bào)道了一種高度剝離的石??墨烯狀的ＭｏＳ２正極材料和鎂納米顆粒組裝的電池，表現(xiàn)了?１．８?Ｖ的工作電壓，??５０圈之后保留１７０ｍＡｈｇ－１的放電容量（圖１．８ｂ）。測(cè)得的材料的晶格間距是０．６５－??０．７０?ｎｍ，大于塊體ＭｏＳ２?（０．６３?ｎｍ）。這個(gè)工作也表明了材料的形貌對(duì)于性能的??重要性。層狀材料ＷＳｅ２有一些特殊的性質(zhì)，包括較低的熱點(diǎn)性質(zhì)，高度疏水表??面，ｐ－型場(chǎng)效應(yīng)等性質(zhì)［６７－６９］。ＷＳｅ２納米線組裝的薄膜作為鎂電池正極材料表現(xiàn)??了較好的電化學(xué)性質(zhì)［７０］。ＷＳｅ２納米線的平均直徑為１００ｎｍ，（００２）晶面的晶格??間距是０．６５?ｎｍ。電極材料在５０?ｍＡｇ－１首圈容量２００?ｍＡｈ?ｇ－１，１６０圈或仍有９８．５％??的庫(kù)倫效率


本文編號(hào)：2988202