近年來,鉬酸鹽由于具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的物理化學性質(zhì)等特性使其在鋰離子電池等儲能領(lǐng)域成為了研究熱點。金屬鉬酸鹽中Mo與金屬離子具有協(xié)同作用,可進一步提高材料電化學反應活性。然而,鉬酸鹽在電化學反應過程中仍存在體積變化大、首圈庫倫效率低等問題,研究者發(fā)現(xiàn)對金屬鉬酸鹽進行結(jié)構(gòu)調(diào)控或組分優(yōu)化可有效改善以上問題。本文選用具有高理論容量的鉬酸鐵和鉬酸鈷作為研究對象,一方面通過構(gòu)筑中空納米結(jié)構(gòu)來提升材料的電化學性能,并研究其電化學儲能機理;另一方面,對鉬酸鹽材料進行碳包覆、引入氧缺陷等方法提升材料的反應動力學和離子電子電導率,以提升材料電化學性能。本文具體研究內(nèi)容如下:1. 通過溶劑熱法利用硝酸產(chǎn)生的氣泡為模板原位合成Fe₂（MoO₄）₃中空分級微米球（Fe₂（MoO₄）₃-HMS）,該微米球由納米顆粒組成,因此可減少載流子擴散路徑,提高電化學反應活性。而中空分級結(jié)構(gòu)可以有效緩解由于體積膨脹引起的結(jié)構(gòu)應力,因而提高SEI膜的穩(wěn)定性,從而提升材料庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性等電... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的應用領(lǐng)域（羅艷珠2016）

鉬酸鹽電極材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學性能研究3系為例：充電時，Li+從LiCoO2中脫出，穿過電解液和隔膜到達并嵌入石墨負極中，使正極和負極分別處于貧鋰(Li1-xCoO2)和富鋰(LixC6)的狀態(tài)，完成充電。同時，電子從LiCoO2正極脫出，經(jīng)過外電路流向石墨負極，實現(xiàn)正負極的電荷平衡（李艷衛(wèi)2018）。而放電則是充電過程的逆向，使正負極又回到充電前的狀態(tài)。具體電極反應如下：圖1.2鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和工作原理（李艷衛(wèi)2018）Fig.1.2Thestructureandworkingmechanismoflithiumionbatteries.鋰離子電池具有以下優(yōu)點：（1）電壓高，單個電池工作電壓最高可達到4.2V，是鎳-氫電池的3倍；（2）比能量大，目前可實現(xiàn)的比能量為90-120Wh/kg和200-300Wh/L；（3）循環(huán)壽命久，一般均可高于400次；（4）安全性能好，無記憶效應；（5）自放電小，儲存一個月容量可保持80%以上；（6）倍率性能好，適應現(xiàn)代生活快速充放電的需求；（7）工作溫度范圍廣，大約為-20~45℃。

華中農(nóng)業(yè)大學2020屆碩士研究生學位論文8圖1.4(a、b)FeMoO4納米棒的TEM；(c)FeMoO4納米棒的循環(huán)性能；(d、e)FeMoO4納米棒的形成機理和CV圖（Zhangetal2015）Fig.1.4(a,b)TheTEMimagesofFeMoO4nanorods;(c)ThecyclingperformanceofFeMoO4nanorods;(d,e)TheformationmechanismandCVcurvesofFeMoO4nanorods.Park等(Parketal2018)通過噴霧干燥法制備了NiMoO4納米微球，霧化液滴中的糊精在噴霧干燥過程中發(fā)生相分離形成微球結(jié)構(gòu)，而空氣氣氛中的煅燒使微球內(nèi)形成大量均勻分布的納米孔洞（圖1.5a、b、c）。在1A/g的電流密度下，第二圈的放電比容量有1240mAh/g，并且500次循環(huán)后放電比容量還有1020mAh/g，容量保持率為82%。在10A/g的超高電流密度下，材料的放電比容量還有413mAh/g（圖1.5d、e）。研究表明，材料表面的中空結(jié)構(gòu)可以緩解充放電過程中的體積膨脹，而孔洞可以縮短鋰離子傳輸路徑，進而提高材料的電化學性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池3d過渡金屬氧化物負極微/納米材料[J]. 陳欣,張乃慶,孫克寧.  化學進展. 2011(10)

博士論文
[1]高容量鋰離子電池硅氧碳基負極材料的制備及性能研究[D]. 吳澤.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]高比能量鋰離子電池硅/鍺基負極材料的制備及其電化學性能研究[D]. 王幫潤.中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所) 2019
[3]過渡金屬氧化物負極材料的設(shè)計、制備及儲鋰性能研究[D]. 王軍勇.華東師范大學 2019
[4]鈦基聚陰離子型負極材料儲能性質(zhì)的研究[D]. 魏芷宣.吉林大學 2019
[5]石墨烯/過渡金屬氧化物復合材料可控合成及其在鋰離子電池中的應用[D]. 陳家元.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2018
[6]基于過渡金屬氧化物的微納多級復合材料的設(shè)計制備及儲鋰性能研究[D]. 喻嘉.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2018
[7]高容量硅、鍺基鋰電池負極材料的設(shè)計合成及其電化學性能研究[D]. 王蕾.華中科技大學 2018
[8]多孔釩基電極材料的制備、電化學性能及優(yōu)化機制[D]. 羅艷珠.武漢理工大學 2016
[9]納米結(jié)構(gòu)鋰離子電池負極材料的設(shè)計、制備及性能研究[D]. 李鹿.東北師范大學 2012
[10]過渡金屬氧化物鋰離子電池負極材料納米復合化改性研究[D]. 麥永津.浙江大學 2012

碩士論文
[1]石墨烯基膜鉬酸鎳的制備與鋰電性能的研究[D]. 李溪.西北大學 2018
[2]基于過渡金屬氧化物微納米結(jié)構(gòu)材料的鋰離子電池的研制[D]. 李艷衛(wèi).長春理工大學 2018
[3]過渡金屬鉬酸鹽的制備及其電化學性能的研究[D]. 任小吉.武漢理工大學 2018
[4]碳包覆鉬酸鈷納米片陣列復合材料的制備及電化學儲能研究[D]. 戎澤.浙江理工大學 2017
[5]高性能柔性鉬酸鹽復合納米線電極的制備及其電化學性能的研究[D]. 陳亞平.哈爾濱工程大學 2016



本文編號：3503210