生物質(zhì)衍生碳材料因其天然的結(jié)構(gòu)多樣性,易控制的物理化學(xué)性能,豐富的來源,環(huán)境友好和低廉的成本,已成為極具潛力的鋰/鈉離子電池負(fù)極材料。然而,在充放電的過程中,生物質(zhì)衍生碳電極材料存在存儲位點(diǎn)少和擴(kuò)散動力學(xué)慢的問題,導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差。針對該問題,本論文選取生物質(zhì)廢棄物柚子皮為前驅(qū)體,通過調(diào)控柚子皮衍生碳材料的偽石墨結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu)和異質(zhì)原子摻雜結(jié)構(gòu),有效地增加了電化學(xué)存儲位點(diǎn),并提升了擴(kuò)散動力學(xué),進(jìn)而協(xié)同提高了其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。同時(shí)探索了偽石墨結(jié)構(gòu),表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu)和異質(zhì)原子摻雜結(jié)構(gòu)的協(xié)同調(diào)控原理,闡明了電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制,揭示了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的同步提高機(jī)理,建立了柚子皮衍生碳結(jié)構(gòu)-儲能機(jī)理-電化學(xué)性能的模型,進(jìn)一步提升了柚子皮衍生碳材料的電化學(xué)性能并拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。主要成果如下:（1）采用先水熱再熱解的方法可控構(gòu)建了具有不同偽石墨層厚度的柚子皮衍生碳材料。通過控制不同的熱解溫度,有效調(diào)控了偽石墨層的厚度,保證在具有充足有效的鈉離子存儲位點(diǎn)的條件下,提高其擴(kuò)散動力學(xué),從而平衡吸附存儲位點(diǎn)、離子擴(kuò)散速率與電子傳導(dǎo)率之間的關(guān)系。作為鈉離子電池負(fù)極材料,偽石墨層厚度為... 

【文章來源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２?（ａ）鋰離子電池工作原理圖［１（）］和（ｂ）以鈷酸鋰為正極材料的鋰離子電池工作原理圖［２］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?（ａ）?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｉｅｓ１＾?ｌ〇１ａｎｄ??

?陜西科技大學(xué)博士學(xué)位論文???機(jī)械完整性的損失［１５＿］７］。??１．２．３鈉離子電池??盡管鋰離子電池技術(shù)己經(jīng)相當(dāng)成熟，且己廣泛應(yīng)用與便攜式電子市場和電動汽車領(lǐng)??域中，但是鋰電池在安全性，使用壽命，低溫性能和成本等方面仍有待進(jìn)一步地提高。??同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)，電動交通工具和可再生能源大規(guī)模儲能體系等的蓬勃發(fā)展，對鋰??資源有著巨大的需求，但地球上鋰礦產(chǎn)儲量有限（圖１－３?（ａ）），且地理位置上分布不均??勻，這將持續(xù)推高鋰離子電池的價(jià)格，嚴(yán)重限制新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［１８＿２（）］。因此，研究其??他成本低廉，性能更為優(yōu)異的二次可充電電池去替代鋰離子電池顯得尤為迫切與關(guān)鍵。??鈉元素在地殼上具有豐富的儲量，成本低廉，易于開采，且鈉元素與鋰元素同主族，物??理化學(xué)性能相似，從而鈉離子電池成為了目前最成熟，最具有商業(yè)前景的鋰離子電池替??代者［２Ｕ２３］。??ｃ）?１?｜?Ｉ）?Ｃｈａｒｇｅ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??”?，〇?：?６?．?＿?ＢＭｔｏｔｙ?ｃｈａｒｇｅｒ?＊?６??Ｓ?０１?ｒ?Ｑ—?Ｈ?１０％?Ｏｉｗａｎｎｇ?ｄｅｖｉｃｑ??；００１?ｒ??１１％??ｔ?＾ｒ?．．．．．．〇〇〇〇°〇０．．．．．１１－??ｓ?１Ｅ－５?ｒ?：??，１０?ｐｐｍ?ｋ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??１Ｅ－６?—ｉ￣￣ｉ一一ｉｉ一一ｉ１￣ｉ１ｉ一￣ｉｉｉ一－１ｉ——ｉｉ一＂ｉ一－?１?ｐｐｍ?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｓｉ?Ａｌ?ＦｅＣａＮａＭｇＫ?Ｔｉ?Ｐ?ＭｎＶ?Ｃｒ?Ｎｉ?ＺｎＣｕＣｏ?Ｌｉ?Ｓｎ?Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏ

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本文編號：3112827