【摘 要】
:
化石能源在目前电力供给中发挥重要作用,但由于污染和不可再生的特点,亟需提升光伏、风能和水电等可再生能源在能源结构上的所占比重,这需要高性能的储能设备收集这些间歇性的可再生能源。其中,锂离子电池凭借多方面优势从众多的储能设备中脱颖而出。随着储能市场需求规模的增加,开发更高能量密度和更长使用寿命的锂离子电池成为趋势。然而,受目前商用正负极材料的限制,难以进一步提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。特别是
论文部分内容阅读
化石能源在目前电力供给中发挥重要作用,但由于污染和不可再生的特点,亟需提升光伏、风能和水电等可再生能源在能源结构上的所占比重,这需要高性能的储能设备收集这些间歇性的可再生能源。其中,锂离子电池凭借多方面优势从众多的储能设备中脱颖而出。随着储能市场需求规模的增加,开发更高能量密度和更长使用寿命的锂离子电池成为趋势。然而,受目前商用正负极材料的限制,难以进一步提升锂离子电池的能量密度和循环寿命。特别是对于石墨负极材料,目前的提升策略已经逼近石墨的理论容量极限,因此必须寻找新的负极材料以满足高性能锂离子电池的制造要求。本文在众多负极材料中选择了氧化铋(Bi2O3)和二氧化钒(VO2)两种转换型负极材料,他们兼具理论比容量高和资源丰富的优点,具有广阔产业化前景。但是其在实际应用过程中不尽人意,尤其是在实际容量和循环次数上远低于预期。本论文从结构设计和调控制备方法入手,旨在提高Bi2O3和VO2转换型负极材料的储锂性能,并揭示复合材料储锂性能提升的关键因素,突出了转换型负极复合材料在未来构建先进锂离子电池上的巨大潜力。主要研究内容如下:(1)采用简单的化学鼓泡法,设计并成功制备出氮掺杂的蜂窝状碳基质包覆Bi2O3/Bi纳米颗粒(Bi2O3/Bi@NHPC)的复合材料。通过调整原料比例,对复合材料的结构和组成含量进行控制,并利用结构表征和电化学分析等方法,阐明了Bi2O3/Bi@NHPC储锂性能提升机制。结果表明,受益于碳基质与纳米颗粒良好的相容性,复合材料具有快速的锂离子扩散系数和电容性储能行为。Bi2O3/Bi@NHPC-1.6表现出稳定的放电容量(1 A g-1下保持约400 m Ah g-1稳定容量)和超高倍率性能(10 A g-1下实现258 m Ah g-1可逆容量)。并且在5 A g-1下循环2000次后提供78%的出色循环保持率。Bi2O3/Bi@NHPC-1.6出色的储锂性能同样在全电池中得到体现,经过900次循环后仍可保持166 m Ah g-1的容量。(2)在引入Ti3C2纳米片的基础上,设计并制备了由一维VO2纳米管(VO2-NTs)和二维Ti3C2纳米片组成的多维结构VO2-NTs/Ti3C2复合材料。通过表征、电化学分析和密度泛函理论计算等手段,研究了VO2-NTs/Ti3C2的结构、电化学行为和电子性质,并建立其与储锂性能提升的本征关联。分析证实VO2-NTs/Ti3C2具有赝电容储能行为,以及更好的应力控制能力。两组分之间稳固的V-O-Ti键合模式促进VO2-NTs与Ti3C2电荷转移,带来循环容量的显著提升。用作锂离子电池负极材料时,VO2-NTs/Ti3C2显示出超高的可逆容量(1 A g-1下可达1425 m Ah g-1),优异的循环性能(5 A g-1下循环2000次提供516 m Ah g-1容量)和卓越的倍率性能(10 A g-1时为703 m Ah g-1)。
其他文献
针对高阳煤矿31109综放工作面遇到的多陷落柱回采难题,对工作面的工程概况及陷落柱分布特征进行分析,以Z2陷落柱为例,在分析深孔预裂爆破原理的基础上,设计31109综放工作面深孔预裂爆破方案及具体参数,现场施工表明深孔预裂爆破技术适用于高阳煤矿多陷落柱的地质条件,技术经济效益显著。
在现代建筑当中,土木工程是一种最为常见的建筑形式。在城镇化进程不断推进的背景下,土木工程建筑的数量在不断增加,建筑的规模在不断扩大,人们对建筑质量也提出了更高的要求。为了满足这一需求,就要运用有效的管理手段来加强施工管理,基于先进的技术来提高施工的有效性。其中项目管理就是一种现代化的管理理念,它的运用可以为管理作业的高效性和合理性提供保障。基于此,本文运用文献分析法、归纳总结,对探究项目管理在土木
锂硫电池由于高能量密度、低材料成本、环境友好等优点成为下一代绿色储能系统的有利候选者,是能源变革的新一轮发展机遇,然而锂硫电池的硫正极由于容量保持和循环性能较差,尚处于深入研究阶段。因此合理地设计和开发具有导电、吸附和催化等特性的功能材料作为硫正极复合材料从而有效地抑制多硫化物的溶解和正极体积膨胀问题,是发挥其能量密度优势的关键环节。本文采用密度泛函理论的方法,对以下几种正极复合材料展开了研究:(
燃煤发电厂、工业锅炉、柴油机等排放的氮氧化物(NOx)对生态环境和人体健康带来了严重的损害。控制NOx的人为排放,实现NOx净化迫在眉睫。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是控制NOx排放(脱硝)最成熟、有效的方法之一,其核心就是脱硝催化剂的开发和应用。目前,商业V2O5-WO3/TiO2(VW/Ti)催化剂存在低温活性差、易受碱金属中毒失活等问题。本文针对上述问题,从调控钒基催化剂本征活性入
薯蓣皂素是世界上200多种甾体激素类药物的前体,其本身也被报道具有抗癌以及预防与治疗神经系统疾病等药用功效。薯蓣皂素每年市场需求超过2000吨,中国与墨西哥为世界上薯蓣皂素主要生产国。尽管薯蓣皂素在数种单子叶与双子叶植物中均有分布,但单子叶植物盾叶薯蓣为中国地区薯蓣皂素工业化生产的药源植物。上个世纪60年代末人们就已发现薯蓣皂素的合成起源于胆固醇,分别在其碳22、16与26位置发生氧化反应而形成。
新课程标准的实施带动了诸多学科教学模式的改革,使得中小学教学质量获得了明显提高。高中是学生知识储备量增长和能力水平提升的重要阶段,因而在此阶段要对学生的良好学习习惯培养给予重视,让每一位学生都能养成良好的学习习惯。
近年来,化石燃料的不断消耗和温室效应的日益加剧,致使我们面临着前所未有的能源与环境危机。因此,必须尽快找到可替代化石燃料的清洁能源。氢能作为目前最理想的清洁能源之一,不但具有能量密度高、环境友好的特性,而且可以通过简单的电解水法持续地产生。然而,目前电解水制氢催化剂活性低、稳定性差、成本高等因素严重阻碍了电解水产氢的大规模发展。对此,开发出高效、稳定、低廉的电解水催化剂是解决问题的关键。过渡金属氮
癌症是导致死亡的重要原因之一。可溶性程序性死亡-配体1(sPD-L1)已成为癌症早筛及预测免疫治疗效果的重要生物标志物,其可分为游离PD-L1及PD-L1阳性外泌体(PD-L1+外泌体)两大类。分别监测患者血清中两种sPD-L1的浓度可为患者的个性化医疗提供数据支撑,但临床样本中sPD-L1的浓度较低,无法实现对sPD-L1的灵敏检测。表面等离子体共振(SPR)传感器和电化学传感器具有操作简便、所
近年来,磁性纳米颗粒(Magnetic nanoparticles,MNPs)已在药物递送、肿瘤靶向、磁共振成像等领域中显示出巨大的应用前景,MNPs功能化是材料领域最活跃的研究内容之一。由于MNPs可以预分散在样品中,通过磁分离收集预浓缩分析物,而功能化的MNPs在原有的磁性基础上具有更好的亲水性、生物相容性、防污性或选择性等特性,MNPs在生物传感器的研发领域也备受关注。基于此,本文以不同方式
过渡金属硫化物(TMDs)因其独特的光电响应而成为二维(2D)材料的研究热点,其中以PdSe2为代表的X族TMDs更是由于奇特的能带结构、高的电子迁移率以及优良的热电导率等特性而受到人们广泛研究与关注。理解其微观的光激发瞬态响应对TMDs基的光电器件的发展意义重大。泵浦-探测技术可以直接获得材料中随光激励产生的非平衡态随时间演化的动力学过程,在时域中构建材料内部的声子振荡弛豫、多体相互作用的非平衡