發(fā)布時間：2021-04-19 01:16

　　近年來,我國對化石能源的依賴增大,由此導致一系列環(huán)境問題。而開發(fā)新能源需要優(yōu)秀的儲能裝置,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。過渡金屬釩酸鹽具有儲量豐富、理論容量高等特點,成為了負極材料的研究熱點,但仍然存在電子電導率低、循環(huán)過程中體積膨脹較大等問題,導致目前研究進展緩慢,電化學性能欠佳。本文從錳系釩酸鹽的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計和復合改性出發(fā),通過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);進行電化學性能測試,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,通過時間切片實驗、控制變量法等提出了雙片形成的機理。對上述兩種材料組裝電池,進行電化學性能評價。Mn

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

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：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)定的負極材料也步，但出于對能效和安全性的擔憂，到目前為止的其他負極材料業(yè)化，商用負極材料仍以碳基材料為主[1]。直到 1997 年，GoodePO4作為正極材料，取代對環(huán)境有害的 LiCoO2后，新型的鋰離廣泛研究。目前已開發(fā)出的陽極材料主要包括以下幾類材料，分屬氧[3]化物、金屬硫[4]化物、合金類[5]材料、磷[6]化物材料，硅[7]化料在電化學反應(yīng)過程中遵循嵌入脫出機理、轉(zhuǎn)換機理和合金化機個。其中，過渡金屬釩酸鹽以其獨特的優(yōu)勢吸引了研究者的注釩儲量豐富，有+1，+2，+3，+4，+5 等價態(tài)，能與過渡金屬形成不同化學式的釩酸鹽以及水合釩酸鹽。在充放電過程中，易分解形成 VOx無定型陣列，緩解充放電過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，進而提高其電化學性能的有效方法。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，空心結(jié)構(gòu)大致可分為兩類主要類型，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]）和無模板法（選擇性刻蝕機理[55–57]，奧斯特瓦爾德熟化[58–60]，柯肯達爾效應(yīng)[61–63]和離子交換機理[64–66]）。目前，大多數(shù)空心結(jié)構(gòu)的形成機理可用無模板法中的四種機理解釋。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機金屬前驅(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，陽極氧化鋁 (AAO)，碳質(zhì)微球等材料。Cui 等[68]開發(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


本文編號：3146537