隨著移動(dòng)電子和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茕囯x子電池的需求不斷增加,研發(fā)高容量低成本的電極材料對(duì)于鋰離子電池能量密度和功率密度的提高有十分重大的意義。過渡金屬含氧酸鹽由于容量可觀、合成簡(jiǎn)便和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而成為近年來新型儲(chǔ)鋰負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)之一。在過渡金屬的電化學(xué)催化作用下,此類材料中的無機(jī)組分發(fā)生可逆轉(zhuǎn)化,提供超高的額外容量。但是在長期充放電過程中,過渡金屬電催化轉(zhuǎn)化型材料的結(jié)構(gòu)破壞和副反應(yīng)發(fā)生等問題突出,循環(huán)性能出現(xiàn)明顯波動(dòng)現(xiàn)象。本文針對(duì)這一儲(chǔ)鋰性能不穩(wěn)定的難題,一方面,合理調(diào)控過渡金屬的電催化行為,限制無機(jī)鋰化組分（碳酸鋰和氫氧化鋰）的逐步轉(zhuǎn)化,提高材料結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性;另一方面,基于氫氧化鋰組分在過渡金屬電催化下的轉(zhuǎn)化反應(yīng),設(shè)計(jì)同一化合物中容量補(bǔ)償?shù)姆椒?實(shí)現(xiàn)材料高效穩(wěn)定的儲(chǔ)鋰性能。最后構(gòu)筑具有核-殼結(jié)構(gòu)的電催化轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料,利用過渡金屬分區(qū)域的多重功能性,達(dá)到材料電化學(xué)性能優(yōu)化的目的。1.限域逐步的鈷電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化過程提高Co2（OH）2CO3/RGO負(fù)極的儲(chǔ)鋰性能:含有單一無機(jī)組分的電催化轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料（過渡金屬碳酸鹽/氫氧化物）常表現(xiàn)出循環(huán)容量明顯波動(dòng)的不穩(wěn)定性。因此我們... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?ＬＩＢｓ示意圖丨１１】

方??法就是采用高容量的負(fù)極材料或提升正極材料的電壓窗口。然而，后一種方法的實(shí)踐??難度比較大，由于常規(guī)的電解液在高電壓（￣５?Ｖ）下會(huì)不穩(wěn)定。此外，正極材料當(dāng)前有??特定的理論容量值，存在較小的ＬＩＢｓ能量密度提升空間１１２１。但是負(fù)極材料可通過多??種方法進(jìn)行調(diào)優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)ＬＩＢｓ較長的循環(huán)壽命以及更高的能量密度和功率密度［１３）。??因此，大量的研究工作專注于面向應(yīng)用的負(fù)極材料的設(shè)計(jì)與合成。在負(fù)極材料研究中，??三種典型的儲(chǔ)鋰機(jī)理：嵌入反應(yīng)、合金反應(yīng)和轉(zhuǎn)化反應(yīng)普遍被人們所接受（圖１－２）。??現(xiàn)將基于這三種反應(yīng)機(jī)理的負(fù)極材料概述如下：??Ｕ?ｙ??Ｉｎｔｔｒｔｉｏｆｉ?深爾曜??ＩｍｍｔＷ§?１＾２?（ｍｏｓｔｔｙ?ＩＷｔｅｄ?ｔｏ?１?ｒ?／?Ｍ）??＾?＿醫(yī)＿??Ｏｃｊｍｒｒｉ＃ｒｄｔｆｔｅｊ??－Ｌ－鋼?ｒｒ：??Ｍ?ｙｍｉａｒ?麟??Ｕｎｄｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ??Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?＊＊＊＾?Ｈ??９Ｓ＾Ｗ?Ｌａ?明?ｃ＾ｓａｃｆｔｙ??ａ?Ｍ?？?ｂ?１４Ｘ?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｈｙｓｔｗｗａ＊??圖１－２?ＬＩＢｓ負(fù)極材料的不同反應(yīng)機(jī)理示意圖。黑色圓圈：晶體結(jié)構(gòu)中的空位；藍(lán)色圓圈：金屬；??黃色圓圈：鋰［１４］。??Ｆｉｇ．?１－２?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ?ｉｎ?ａｎｏｄｅｓ?ｆｏｒ?ＬＩＢｓ．?Ｂｌａｃｋ??ｃｉｒｃｌｅｓ：?ｖｏｉｄｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?ｂｌｕｅ?ｃｉｒｃｌｅｓ：?ｍｅｔａｌ；?ｙｅｌｌｏｗ?ｃｉｒｃｌｅｓ：?ｌｉｔｈｉｕ

氮或磷元素以及修飾表面官能??團(tuán)，以便增加活性位點(diǎn)和調(diào)節(jié)電學(xué)特性［２（），２１］。碳材料經(jīng)摻雜改性后具有可加快電子傳??輸?shù)牧己脤?dǎo)電性、開放和靈活的結(jié)構(gòu)、大量可用的儲(chǔ)鋰位點(diǎn)、大比表面積、鋰離子高??擴(kuò)散速率和短擴(kuò)散路徑［２１＆］。??（ａ）?ＵｔＭａｔｅｄ?ｆＭｒｅ?ｇｒａ＾ｉｅｎｅ?（ｂ）?ｕｔＮａｔＡｄＮ－＾ｋ＾ｔｄ＾ｒａｉ＾ｅｎｅ?（ｎｉ－ｇｎ＾?｛ＮＳ－ＯＮｙｎ??Ａ?１?Ａ轟尚ｆ仇??？綠嫩讀爾＝Ｔｒｒｒ＜ｒｒｙ??，國：＿ｌｚｎ??４?９？ｍ＾７＾，ｒ?＇ｍ??圖１－３?（ａ）石墨烯和（ｂ）氮摻雜石墨烯納米片的鋰嵌入示意圖。（ｃ）氮摻雜石墨烯薄片橫截面的ＳＥＭ??圖；插圖是顯示氮摻雜石墨烯片柔性的照片。（ｄ）氮摻雜石墨烯表面結(jié)構(gòu)演變的ＨＲＴＥＭ圖。氮摻??雜石墨烯電極的（ｅ）循環(huán)性能和庫倫效率以及（ｆ）充電／放電曲線Ｐ７］。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?（ａ）?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ａｎｄ?（ｂ）?Ｎ－ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ?ｆｏｒ?Ｌｉ－ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ．?（ｃ）?ＳＥＭ??ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｐｉｅｃｅ?ｏｆ?Ｎ－ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｔｈｉｎ?ｆｌｍ；?ｉｎｓｅｔ?ｉｓ?ａ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ??ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ａｎ?Ｎ－ｄｏｐｅｄ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐａｐｅｒ，?（ｄ）?ＨＲＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎ－ｄｏｐｅｄ??ｇｒａｐｈｅｎｅ，?（ｅ）?Ｃｙｃｌｅ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ａｎｄ?Ｃｏｕｌｏ


本文編號(hào)：3231056