【摘 要】
:
近几年,固态锂电池因其不可燃、无腐蚀、不挥发及能量密度高等优势,成为目前锂离子电池的替代品之一。作为固态锂电池核心组成部分——固体氧化物电极、固态电解质是实现全固态锂电池优势的关键材料。LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)电极材料具有三维立体结构的Li+穿梭隧道,而且具有高循环稳定性、高倍率性能的特点,是最广泛使用的二元高功率密度锂电池材料之一。固态NASICON结构的LiTi2(PO4)3快
论文部分内容阅读
近几年,固态锂电池因其不可燃、无腐蚀、不挥发及能量密度高等优势,成为目前锂离子电池的替代品之一。作为固态锂电池核心组成部分——固体氧化物电极、固态电解质是实现全固态锂电池优势的关键材料。LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)电极材料具有三维立体结构的Li+穿梭隧道,而且具有高循环稳定性、高倍率性能的特点,是最广泛使用的二元高功率密度锂电池材料之一。固态NASICON结构的LiTi2(PO4)3快导体材料,特别是Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)材料,具有较高的离子电导率、宽电位窗口和高化学稳定性,是具有代表性的无机固态晶体电解质(氧化物固体电解质)。本文从微观出发,运用第一性原理计算,从理论上了解各部分Li+迁移的机制,给出一定改进,开展相应工作的表征和电化学性能测试,具体包括以下几方面研究工作:(1)研究单相LiMn2O4(LMO)和LNMO两种晶胞结构的电子结构,包括能带、态密度、分态密度及键长进行分析,了解掺杂前后的能量变化。对内部掺杂位置边缘的Li+进行空位迁移计算,了解掺杂元素对附近锂元素迁移的影响。得出结论,Ni2+掺杂后的LMO晶胞结构后能带间隙减小,Li+扩散速率提高。O、Mn提供的能量较高,使得它们形成的健变长。(2)研究氧化物电解质LATP和掺杂Zn元素后的晶胞结构。通过态密度、分态密度、能带结构和进行能量计算,阐明掺杂前后电极材料本征电子结构对电化学性能的影响,对比分析合成实验数据与计算结果,确定与实验结果相符,从微观与宏观了解元素掺杂之前后LATP氧化物的变化。(3)运用morphology模块计算正极和无机氧化物固态电解质晶胞结构的活跃势能面,计算完成后需根据最活跃的势能面进行晶胞模型建立,分别切出两种势能面的模型,然后构建界面,了解界面处在改性前后Li+迁移时的能量变化。得出结论,Zn元素掺杂进入LATP晶胞结构后,使得晶胞结构的活跃势能面发生了改变。在构建相同势能面时,体现出不同的迁移能垒,当比较其各自活跃势能面迁移所需要的能量时,Li1.3Al0.1Zn0.1Ti1.8(PO4)3(LAZTP)所需要的能量相比较更少。(4)因无机氧化物与正极界面接触阻抗大,因此本论文实验改变性的以一种简便方式设计并制备了一种三基质基底,并加入实验室制备的LAZTP,最后形成复合聚合物电解质膜。制备的复合聚合物电解质膜相较于目前文献中而言,温室下具有较强的电导率和阻燃性。在手套箱中进行电池组装,对其进行物理性能测试。在电解质两侧滴加少许电解液进行润湿,制备成准固态电池,进行电化学性能测试。得出结论,加入改性的LAZTP形成的聚合物电解质,具有较高的离子电导率和较稳定界面阻抗,测试所得到的tLi(10)为0.5,电化学窗口高达5.245V。与高电压的正极材料LNMO和Li组装成准固态电池测试,具有4.7V的电压平台,在100次循环后,放电比容量为98m Ah/g,具有高的循环稳定性。经过点火实验测试,结果表明制备的聚合物电解质具有阻燃性。总之,此项工作促进了全固态电池的实际应用。
其他文献
装载机广泛运用于工业与民用建筑中,在工程机械中占据着重要的地位。动臂作为装载机产品的核心部件与摇臂、连杆、铲斗、前车架铰接,在摇臂油缸和动臂油缸的共同作用下,完成铲装散状物料的工作。在装载机实际生产中发现,动臂在进行整机装配时会出现尺寸超差问题,这将会影响装载机的工作效率和可靠性。例如动臂的同轴度超差,将会导致装配后轴孔间的磨损,降低整机的可靠性,所以对动臂关键尺寸的控制是提高整机装载效率及装配可
随着我国城市绿化进程不断加快,草坪种植面积逐年增加,割草机在草坪维护管理中发挥着重要作用。由于在复杂的草坪环境中,存在一些公共设施等障碍物,给割草机的工作带来很大的安全隐患。因此,割草机的设计需要具备障碍物识别和避让的能力以保证割草机稳定运行。本文针对割草机的障碍物检测和避障方法进行深入研究,采用深度学习目标检测算法来实时检测前方可能存在的各类障碍物风险,并基于改进的人工势场法进行避障处理,提高了
随着晶体管尺寸的不断缩小,摩尔定律的前进愈发困难,预计现有的Fin FET结构将在3 nm工艺节点被GAAFET结构替代。而IRDS预测,GAAFET的沟道长度将在1.5 nm工艺节点缩小到极限,其沟道长度将被缩小至9.6 nm。本人所在课题组提出了一种新型垂直结构异质矩形槽栅场效应晶体管(Hetro-junction Vertical Tranch Field-effect Transistor
奥克肖特的“传统”概念,首先代表其认识论相关的思维方式,并基于此展现出知识和实践的面向。认识源于经验自身,是不断获得更大融贯性经验整体的探索过程,没有确定的起点和终点。然而,理性主义政治将确定的技术知识即政治意识形态视为政治活动的明确起点和最终目标,忽视包含偶然因素的传统知识和行为传统。实际上,“传统”反映了奥克肖特主张的融贯性和整体性思维方式,这也是他批判理性主义政治的深层原因。
因为具有轻质高强、比力学性能高、吸能和缓冲性能优良等力学特性,以及高阻尼性能、良好的流通性和过滤分离性能等多种优异物理性能,多孔材料的应用日益广泛。但是,受自身特殊孔隙结构的限制,使得多孔材料自身的强度不高。在多孔介质材料表面敷设碳纤维层组成夹芯构件,可以同时具备多孔介质优异的综合性能和碳纤维的高强度,在国防、民用工程和核工程等重要领域有着巨大的潜在应用价值。目前,对于敷设碳纤维层多孔介质叠层结构
面向小地块自主导航的视觉SLAM(同步定位与建图)技术是实现智能农机自主作业和智慧农业的重要途经之一。目前,农机装备智能化是各级政府、各科研院所的重点研究对象。在大型农场中,可以依靠GPS或北斗卫星实现智能农机的精准定位和作业路径的规划。然而,在偏远的、GPS信号弱的小地块农田中,需要依靠视觉SLAM技术实现智能农机的自主作业。当智能农机在小地块农田作业时,光照变化、动态目标等因素的影响会干扰智能
随着超高清视频的广泛应用,高效视频编码标准(High Efficiency Video Coding,HEVC)已逐渐无法满足实际需求。因此,ITU-T视频编码专家和ISO/IEC移动图像专家组进行合作成立了联合视频探索小组,致力于研究超越HEVC的编码标准,最终制定了一种叫通用视频编码(Versatile Video Coding,VVC)的标准。和HEVC一样,VVC也采用了混合视频编码框架。
液体晃动问题广泛存在于航空航天、船舶水运、公路交通和铁道运输等载运工程领域,贮箱内的液体晃动产生的动态晃动力和力矩会严重影响载运工具的操纵稳定性与行驶安全,因此长久以来对各类液体晃动的研究均备受国内外学者们的高度关注。本文将以工程中最为常见的卡西尼贮箱内液体晃动问题的实验设计、晃动性能分析和晃动抑制方案设计等为研究内容,主要在以下方面开展具体研究:首先,针对带充液贮箱的运载工具中液体晃动问题,设计
作为软磁材料,NiCuZn铁氧体由于其较高的电阻率和饱和磁感应强度以及良好的高频性能等优良特性,被广泛应用在各个领域。随着电子元器件朝着小型化、多功能化方向快速发展,对NiCuZn软磁铁氧体的功耗等性能也提出了更高的要求。低温共烧陶瓷(LTCC)技术能够很好地满足器件小型化和集成化的需求,为了更好地与LTCC技术匹配,NiCuZn铁氧体必须实现低温烧结。如今,低功耗低温烧结NiCuZn铁氧体材料俨
柑橘在我国南部地区是种植面积最大、社会经济地位最高的水果品种,从改革开放1978年17.8万hm~2的种植面积发展到2019年的261.7万hm~2,增加了近十五倍,总产量从1978年的38.3万吨发展到2020年5121.9万吨,增加了约一百三十二倍。柑橘种植面积的持续增加,加重柑橘黄龙病等疾病发生和发展的风险。柑橘黄龙病的防控是一项十分艰巨的任务,日常农药喷洒依然是柑橘病害防控主要措施之一。因