發(fā)布時(shí)間：2021-03-17 22:49

　　過(guò)渡金屬磷化物具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),己經(jīng)被廣泛用于能源轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)器件的研究。其中,鐵基磷化物因其更豐富的自然資源、優(yōu)異的鋰離子存儲(chǔ)能力和催化活性,在高性能鋰離子電池和電催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文從材料的晶體結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和電子導(dǎo)電性等方面出發(fā)來(lái)尋找、設(shè)計(jì)和合成新型的鐵基磷化物,并研究了其作為高性能鋰離子電池負(fù)極材料的鋰離子存儲(chǔ)性能和電水解催化劑的催化性能。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）探索發(fā)現(xiàn)了“111”體系鐵基超導(dǎo)體LiFeP滿足高性能鋰離子電池對(duì)負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)和電子導(dǎo)電性的需求。通過(guò)傳統(tǒng)高溫固相反應(yīng)法,以金屬鋰和FeP前驅(qū)粉末為原料,在850℃反應(yīng)溫度下于真空石英管中反應(yīng)24 h后成功獲得了 LiFeP黑色粉末。本論文中首次將LiFeP作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行研究。該材料在0.3 Ag-1的電流密度下循環(huán)300圈之后能保持507 mAh g-1的高可逆容量,在1Ag-1倍率測(cè)試下,其可逆容量為188 mAh g-1,這些出色的電化學(xué)性能歸因于LiFeP本身穩(wěn)定的層狀晶體結(jié)構(gòu)和良好的電子導(dǎo)電性。在循環(huán)過(guò)程中,LiFeP負(fù)極材料出現(xiàn)了容量上升現(xiàn)象,機(jī)理研究表明,這... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１全世界能源分類及其在能源供給方面所占的比例［４］

較于其他可充電電池，鋰離子電池?fù)碛懈叩墓ぷ麟妷海ǎ常叮郑�、更大的能量�??、更長(zhǎng)的循環(huán)壽命、更低的自放電率、更寬的工作溫度范圍、更輕的質(zhì)量、無(wú)??憶效應(yīng)以及無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)［１７－１９］。因此，近年來(lái)鋰離子電池領(lǐng)域己經(jīng)成為??宄熱點(diǎn)，并呈逐年遞增形式，如圖１－２所示［２０］。在商業(yè)上，鋰離子電池在便??式電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)在小型二次電池市場(chǎng)中占據(jù)了最大份??。值得一提地是，鋰離子電池自１９９１年商業(yè)化一來(lái)，其能量密度己經(jīng)從２００?Ｗｈ??１?（８０?Ｗｈ?ｋｇ４）增加到７００?Ｗｈ?Ｕ１?（２８０?Ｗｈ?ｋｇ—丨使得便攜式電子設(shè)備待機(jī)時(shí)間??長(zhǎng)，加速了電子設(shè)備的更新［２１－２５］。此外，鋰離子電池正在作為電動(dòng)汽車等需??高能量密度的大型設(shè)備的動(dòng)力源進(jìn)行深入的研宄［２６］，并取得了豐碩的研宄成??，目前許多汽車公司都生產(chǎn)出了可實(shí)際使用的純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車。然??與電化學(xué)電容器和傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，鋰離子電池的功率密度較低，導(dǎo)致其??電時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重得限制了其在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。除此之外，通??組裝方式來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子電池在更大規(guī)模能量存儲(chǔ)方面的應(yīng)用也是研究學(xué)者們??宄的熱點(diǎn)。因此，若想實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，開(kāi)發(fā)具有更大能量密度和功率密度的高??能鋰離子電池是關(guān)鍵。??？?，?．’

（１）嵌入／脫出型負(fù)極材料。該類型材料主要依靠鋰離子通過(guò)擴(kuò)散的方式可??逆進(jìn)出其二維或者三維層狀結(jié)構(gòu)的層間間隙，整個(gè)過(guò)程中基本不會(huì)破壞材料原來(lái)??的晶體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性（如圖１－３所示）［４２］，主要包括石墨類??碳材料［４３］、Ｔｉ０２［４４］和Ｌｉ４Ｔｉ５０１２［４５－４７］等化合物。該類型負(fù)極材料的理論容量??普遍較低，使得它們并不適用于高性能鋰離子電池。??４??


本文編號(hào)：3087852