汞齐合金基底调控钠离子电沉积行为实现稳定金属钠负极

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ribenandchina
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着社会的不断进步,人类对能源的需求不断提高,新能源储存装置已成为当前技术发展的焦点。可充电锂离子电池(LIBs)是最有前途的储能系统,但锂元素在地壳中含量较少,分布不均匀且价格昂贵,严重制约了锂离子电池在大规模储能器件中的发展。当下,钠离子电池因资源优势以及与锂离子电池相似的储能机理,受到研究者的广泛关注。本论文以钠金属负极为主要研究对象,针对钠负极枝晶生长带来的循环稳定性问题,利用合金化机制实现大电流密度下的钠稳定沉积/剥离。我们选择汞作为合金化元素,分别制备了准液态钠汞齐合金负极和Sn-Hg合金功能基底,研究相关电沉积和合金化过程,以及此过程中的结构与组分演变机制。主要研究内容如下:(1)我们提出将少量的汞(0.1 u L cm-2)掺入金属钠中能够生成独特的准液体界面,从而实现在高电流密度和高容量下长期稳定循环。该汞齐层可以实现快速的电子转移以及钠离子在电解液-电极界面之间的迁移。在电流密度8 m A cm-2循环容量为2 m Ah cm-2条件下稳定循环5000 h,显著提高电池的稳定性和电池寿命。原位光学显微镜分析证明,由汞齐保护的负极能够抑制枝晶的成核和生长。进一步组装全电池表明钠汞齐负极在高倍率下保持长期循环稳定性。另外,理论计算分析表明,在钠相中引入微量汞会显著影响电子分布,从而影响钠离子扩散速率。通过引入低熔点金属为调节钠沉积提供了新的思路,因此能够有效解决钠金属电池实际应用中的枝晶问题。(2)基于上章得出的结论,微量汞能够有效调节钠沉积行为。我们利用这一特性,通过合金化反应使液态金属汞均匀分布到锡晶格中,制备了具有浓度梯度的柔性锡汞合金,实现了钠/锂离子的可逆脱嵌。在4 m A cm-2和2 m Ah cm-2的电流密度和容量下稳定循环,库伦效率达99.9%。此外,锡汞合金基底表面无枝晶生成,并缓解体积膨胀。另外,与普鲁士蓝电极和LEP匹配全电池,表现出较好可逆容量和长期的循环稳定性。通过原位实验观察分析,验证了锡汞合金能够可逆脱嵌,通过放电不同电位的阻抗变化分析,在钠化过程中锡汞齐电阻率较小,表明在锡相中引入微量汞会显著影响钠的扩散速率,使碱金属离子能够在锡汞合金中可逆脱嵌。
其他文献
复合材料因其高比刚度、高比强度等优异的力学性能,被广泛应用于航空航天领域。随着飞机上大量使用层合复合材料结构,层合复合材料在冲击载荷引起的损伤状况也备受关注。层合复合材料对冲击载荷比较敏感,受到冲击后容易发生诸如分层、基体开裂和纤维断裂等损伤。这些损伤会严重影响层合复合材料的力学性能,导致结构的承载能力明显下降,危及飞行安全。本文针对层合复合材料开展了冲击损伤的试验和数值模拟研究。本文主要内容如下
行人再识别是指在无重叠视域多摄像机监控系统中,检索出现在某个摄像机下的行人是否在其他摄像机中再次出现。在实际的视频监控场景中,由于存在摄像机拍摄角度不同、光照变化
毒品现在已经成为危害人类生活的最大隐患。它造成了无数的家庭倾家荡产,支离破碎,诱发各种违法犯罪活动,扰乱社会治安。自从鸦片战争以来,中国人民就从未停止与毒品的战争,目前对于吸毒人员,我国主要有强制隔离戒毒、社区戒毒、地方戒毒所戒毒三种模式,其中最严厉、最彻底的是强制隔离戒毒。作为从劳教制度演变而来的一个全新的机构,强制隔离戒毒所承担了戒毒人员的管理、教育、习艺劳动、身体康复以及戒毒场所安全等任务,
在日新月异的互联网环境下,社交媒体环境相对自由,一些包含辱骂、侵犯等词汇的攻击性言论影响阅读感受,也对青少年的成长有不利影响。因而,本文对于短文本去攻击性方向进行了深入研究。短文本去攻击性任务等价于文本从“攻击性”到“非攻击性”的风格迁移。通常情况下,文本风格迁移任务融合了自然语言处理中的分类、文本生成两大热门任务。在现有技术下,对于文本生成,采用Encoder-Decoder结构将原始内容和目标
随着对空间/空中目标高分辨、多角度探测与成像需求的日益增加,高分辨逆合成孔径雷达(ISAR)成像正逐步向双/多基地组网,多极化、多通道联合成像等趋势发展。多视角、多极化ISAR数据的融合处理可以提高图像分辨率并获取更为丰富的目标特征。但是,融合成像也增加了ISAR高分辨成像处理的难度。目前,如何有效地融合多视角、多极化下信息以提高目标成像质量已成为ISAR领域亟待解决的难点与关键问题。针对上述问题
石墨烯具有优异的力学、热学及光学性能,在复合材料、微电子、能源、信息、柔性电子等领域具有广阔的应用前景。对许多工业应用来说,活泼金属的抗氧化性研究很重要。一旦设备中的金属层被破坏,必定会影响该设备的性能,甚至直接导致设备损坏,带来巨大的经济损失。凭借超薄厚度,高化学稳定性和热稳定性以及极低渗透性的特点,石墨烯有希望成为新一代的的超薄防腐材料。本论文的主要研究工作如下:(1)化学气相沉积法制备石墨烯
目的:观察理气活血通络法对慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征的临床疗效方法:将60例慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征患者按随机数字表法分成两组;初诊时填写美国国立卫生院慢性前列腺炎症状评分表(NIH-CPSI)写,记录其分值,并进行前列腺液常规检查,记录其白细胞数量,治疗组30例采用理气活血通络方水煎服每日2次,对照组30例采用前列通瘀片口服,对比观察服药两周后、服药四周后的积分变化及停药两月后的复
译者选择的翻译项目《朱德海》是一本面向青少年的人物传记,作者是著名的朝鲜族作家金革。该作品主要讲述了朱德海先生跌宕起伏的一生,其中突出描写了对朱德海先生影响较大的几个事件。如,父亲被土匪杀害、遇到改变朱德海先生一生的老师金光镇、退婚加入抗战、金光镇老师牺牲、抗战胜利、回到故乡等。他是一个伟大的革命家、政治家、教育家。译者认为这部作品能使人们体会当年动荡的社会,帮助当代青少年树立正确的榜样,学习战胜
芳基氰化物是许多化工产品以及天然化合物的重要组成部分,也是有机合成的重要中间体。将氰基引入到药物小分子当中,能够改变小分子的物理和化学性质,增强药物小分子与靶标蛋白的相互作用以提高药效。因此,有关芳基氰化物的合成是当前合成化学的研究热点。羧酸具有廉价,无毒,稳定易存储,易获取等优点。在芳基羧酸参与的脱羧反应中,脱羧的反应位点固定单一,且释放出无毒的CO_2副产物。鉴于此,我们希望寻找绿色安全,稳定
带间断的随机动力系统常被用于各种物理和生物模型,噪声扰动的不确定性和间断性质使得这类动力系统产生的现象更加丰富,应用也更加广泛,值得人们深入研究。为此,可以选取带干