發(fā)布時(shí)間：2021-04-19 01:16

　　近年來(lái),我國(guó)對(duì)化石能源的依賴(lài)增大,由此導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題。而開(kāi)發(fā)新能源需要優(yōu)秀的儲(chǔ)能裝置,鋰離子電池作為目前電子設(shè)備的主要功能裝置,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活。過(guò)渡金屬釩酸鹽具有儲(chǔ)量豐富、理論容量高等特點(diǎn),成為了負(fù)極材料的研究熱點(diǎn),但仍然存在電子電導(dǎo)率低、循環(huán)過(guò)程中體積膨脹較大等問(wèn)題,導(dǎo)致目前研究進(jìn)展緩慢,電化學(xué)性能欠佳。本文從錳系釩酸鹽的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)合改性出發(fā),通過(guò)常壓微波輔助液相法制備了具有不同微觀形貌的釩酸錳材料,并采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET等表征手段,分析其組成、微觀形貌以及微納結(jié)構(gòu);進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試,探究材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的聯(lián)系,研究錳系釩酸鹽電化學(xué)性能提升的方法和根本原因。采用常壓微波輔助液相法,通過(guò)調(diào)節(jié)Mn和V的比例、反應(yīng)條件、pH值等工藝,制備了Mn₂V₂O₇疊片前驅(qū)體,MnV₂O₆·2H₂O雙片前驅(qū)體。其次,通過(guò)時(shí)間切片實(shí)驗(yàn)、控制變量法等提出了雙片形成的機(jī)理。對(duì)上述兩種材料組裝電池,進(jìn)行電化學(xué)性能評(píng)價(jià)。Mn

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

987-2017年所有研究出版物（黑色）與電池出版物（藍(lán)色）的比較圖

圖 1-2 鋰離子電池工作原理數(shù)十年研究發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)研制出多種材料可用于或者已電池電極材料。尋找比純 Li 金屬更安全和更穩(wěn)定的負(fù)極材料也步，但出于對(duì)能效和安全性的擔(dān)憂(yōu)，到目前為止的其他負(fù)極材料業(yè)化，商用負(fù)極材料仍以碳基材料為主[1]。直到 1997 年，GoodePO4作為正極材料，取代對(duì)環(huán)境有害的 LiCoO2后，新型的鋰離廣泛研究。目前已開(kāi)發(fā)出的陽(yáng)極材料主要包括以下幾類(lèi)材料，分屬氧[3]化物、金屬硫[4]化物、合金類(lèi)[5]材料、磷[6]化物材料，硅[7]化料在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中遵循嵌入脫出機(jī)理、轉(zhuǎn)換機(jī)理和合金化機(jī)個(gè)。其中，過(guò)渡金屬釩酸鹽以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)吸引了研究者的注釩儲(chǔ)量豐富，有+1，+2，+3，+4，+5 等價(jià)態(tài)，能與過(guò)渡金屬形成不同化學(xué)式的釩酸鹽以及水合釩酸鹽。在充放電過(guò)程中，易分解形成 VOx無(wú)定型陣列，緩解充放電過(guò)程釩與金屬活性組分間具有協(xié)同效應(yīng)，該效應(yīng)既緩解了充放電過(guò)程

圖 1-3 Co3O4嵌入式摻 N 多孔碳納米纖維的形貌表征：a-c) TEM 照片，d) 元素面掃照片[42]1.3.2 空心結(jié)構(gòu)除了構(gòu)筑多孔結(jié)構(gòu)之外，構(gòu)筑空心結(jié)構(gòu)也是提高材料穩(wěn)定性，進(jìn)而提高其電化學(xué)性能的有效方法。為了更好的理解多孔結(jié)構(gòu)，人們按照合成方法將其分類(lèi)，空心結(jié)構(gòu)大致可分為兩類(lèi)主要類(lèi)型，分別是模板法（硬模板法[46–48]，軟模板法[49–51]和自模板法[52–54]）和無(wú)模板法（選擇性刻蝕機(jī)理[55–57]，奧斯特瓦爾德熟化[58–60]，柯肯達(dá)爾效應(yīng)[61–63]和離子交換機(jī)理[64–66]）。目前，大多數(shù)空心結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理可用無(wú)模板法中的四種機(jī)理解釋。硬模板法是制備中空納米結(jié)構(gòu)最常用、最有效的方法。硬膜板法是指將某種無(wú)機(jī)金屬前驅(qū)物引入硬膜板孔道中，然后經(jīng)焙燒在納米孔道中生成氧化物晶體，去除硬膜板后制備出相應(yīng)的介孔材料。理想情況下所得材料可保持原來(lái)模板的孔道形貌。目前，科研人員已經(jīng)采用了硬模板制備出如 SiO2，聚苯乙烯球，鎳，陽(yáng)極氧化鋁 (AAO)，碳質(zhì)微球等材料。Cui 等[68]開(kāi)發(fā)了一種用于合成 Si 微粒-石墨烯（SiMP@Gr）蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的 Ni


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