隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展以及近年來全球?qū)τ谛履茉窜嚨钠占巴茝V,鋰離子電池作為電能的提供者,相應(yīng)的性能要求也不斷提高,如長(zhǎng)循環(huán)壽命、高能量密度、降低成本等。而滿足這些要求的關(guān)鍵在于研究更高性能的電極材料,但一直以來作為負(fù)極材料的石墨,在能量密度上已經(jīng)不能滿足增長(zhǎng)的要求了,從而嚴(yán)重限制了鋰離子電池應(yīng)用發(fā)展。而基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的金屬化合物電極材料雖然具備高理論容量,但是它們具有一個(gè)突出問題,即在循環(huán)過程中面臨的體積膨脹,該過程嚴(yán)重限制了其性能表現(xiàn),因此需要提供緩沖環(huán)境來緩解這一過程。此外,鋰離子電池由于相關(guān)的自然資源的限制,如鋰礦、鈷礦等,因而在成本上難以降低,難以滿足大規(guī)模應(yīng)用,尤其是應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能電站系統(tǒng)中。而鉀離子電池具有鉀礦資源豐富,具備明顯的成本優(yōu)勢(shì),因而發(fā)展適合鉀離子電池的負(fù)極電極材料至關(guān)重要。碳層包覆一直被認(rèn)為是一種有效的解決電極材料體積膨脹的方法。因而,將高容量但穩(wěn)定性差的金屬化合物與碳結(jié)合起來,構(gòu)建金屬化合物/碳復(fù)合材料,是解決穩(wěn)定性的一種有效思路。但保證復(fù)合材料中碳層的均一包覆至關(guān)重要,因此最好的方法是進(jìn)行原位碳化包覆。MOFs材料是一類由金屬離子中心與有機(jī)連接體構(gòu)建起來的3D多...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰離子電池組成示意圖［２７】，其中負(fù)極材料為石墨和正極材料為ＬｉＣ〇０２

１．２．１鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展與挑戰(zhàn)??反應(yīng)機(jī)理上來說，鋰離子電池是基于可逆電化學(xué)反應(yīng)來對(duì)電化學(xué)能量進(jìn)行轉(zhuǎn)??化及存儲(chǔ)。如圖１．１所示＾其主要組成包括正極電極、負(fù)極電極、將它們隔開但??能進(jìn)行離子運(yùn)輸?shù)碾娊赓|(zhì)和具備一定厚度的隔膜。以最常見的鋰離子電池構(gòu)成材??料為例，其中Ｌ....

圖１．?２鋰離子與活性材料之間的三種典型反應(yīng)機(jī)制［５°］

??ｊ??圖１．１鋰離子電池組成示意圖［２７】，其中負(fù)極材料為石墨和正極材料為ＬｉＣ〇０２。??目前商業(yè)上鋰離子電池使用最成熟以及最廣泛的負(fù)極材料為石墨。而對(duì)于石??墨來說，具備平坦的電壓平臺(tái)、對(duì)鋰工作電位較低、價(jià)格低廉和良好的循環(huán)壽命??等優(yōu)勢(shì)［２８，２９］。然而，由于儲(chǔ)鋰過程....

圖１．４典型的鉀離子電池示意圖（正極為ＫＭＨＣＦ，正極為硬碳）【９】

?／??麵細(xì)＊??圖１．３全球鋰資源分布情況［５９］。??對(duì)于鉀離子電池來說，它同樣遵守與鋰離子電池一致的運(yùn)行規(guī)則（“搖椅式”）：??在充電／放電過程中，鉀離子通過非液相或液相電解液在正極材料與負(fù)極材料之??間來回遷移。如圖１．４所示，充電時(shí)，鉀離子首先從正極材料中脫離，然后正極....

圖１．３全球鋰資源分布情況［５９］

對(duì)于鉀離子電池來說，它同樣遵守與鋰離子電池一致的運(yùn)行規(guī)則（“搖椅式”）：??在充電／放電過程中，鉀離子通過非液相或液相電解液在正極材料與負(fù)極材料之??間來回遷移。如圖１．４所示，充電時(shí)，鉀離子首先從正極材料中脫離，然后正極??釋放出的鉀離子在濃度梯度作用下，在電解液中傳輸?shù)截?fù)極材....

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