【摘 要】
：
近年来,随着锂离子电池的快速发展,其有限的能量密度等缺点也逐渐暴露,无法满足人类社会对储能系统的需求,因此亟待开发出具有高能量密度的新型二次电池。在众多新兴二次电池中,锂-硫（Li-S）电池表现出超高的能量密度以及快速充放电的特性,具有极为广阔的应用前景,尤其是在可移动电子设备、智能电网、电动汽车以及航空航天领域显示出了极大的竞争力。但是,锂-硫电池中仍然存在着大量的问题限制了它的商业化应用,诸如
论文部分内容阅读
近年来,随着锂离子电池的快速发展,其有限的能量密度等缺点也逐渐暴露,无法满足人类社会对储能系统的需求,因此亟待开发出具有高能量密度的新型二次电池。在众多新兴二次电池中,锂-硫（Li-S）电池表现出超高的能量密度以及快速充放电的特性,具有极为广阔的应用前景,尤其是在可移动电子设备、智能电网、电动汽车以及航空航天领域显示出了极大的竞争力。但是,锂-硫电池中仍然存在着大量的问题限制了它的商业化应用,诸如:硫与Li2S/Li2S2均表现出较差的导电性;充放电过程中的体积膨胀造成硫正极的粉化;严重的多硫化锂（Li PSs）穿梭问题造成活性物质硫的低利用率、较低的库伦效率以及对锂负极的严重腐蚀等。本论文拟从锂-硫电池正极材料的修饰及改性出发,解决上述问题,以实现高倍率性能、长寿命、且长程循环性能稳定的锂-硫电池。主要工作如下:首先,我们提出了一种在碳纳米管上均匀生长了钴掺杂二氧化锡（Co-Sn O2@CNT）的复合材料作为多功能硫载体。实验表征和理论模拟结果表明,在合适的Co掺杂量下,该多功能硫载体具有丰富的极性位点,对Li PSs表现出强大的吸附作用。另外,该多功能硫载体促进了锂离子和电子的快速转移,促使该电化学体系表现出强健的转化反应动力学。因此,Co-Sn O2@CNT正极材料具有较高的硫负载量（～79.3%wt%）,优异的倍率性能（在2.0 C倍率下放电容量达到808 m Ah/g）,以及优异的长期循环稳定性（在1.0 C倍率下进行了600次充放电循环,每次循环容量衰减率低至0.042%）。即使在少量电解质的条件下（E/S比～5μL/mg）,也获得了优异的电化学性能。本章证实了Co掺杂Sn O2作为多硫化物催化剂和吸附剂的可行性,并在原子尺度上揭示了过渡金属掺杂赋予金属氧化物优异催化性能的内在机理。其次,我们在Zn Co-BMOF基衍生的Co,N共掺杂多孔碳多面体上构建了一种新型的负载Ni2P纳米颗粒的Ni2P@Co N-PCP杂化纳米结构。该结构对可溶性的Li PSs具有独特的物理约束和化学吸附作用;其本征的高导电性对离子和电子的快速转移具有强大的促进作用;其优异的电催化性能对Li PSs的氧化还原反应动力学具有良好的增强作用。因此,Ni2P@Co N-PCP/S电极在0.1 C的倍率下具有高达1527 m Ah/g的放电比容量,且在0.1C倍率下循环800圈后仍然保持756 m Ah/g稳定的放电容量,其衰减率低至0.061%每个循环。另外,在1.0 C倍率下Ni2P@Co N-PCP/S电极的初始容量仍然高达993 m Ah/g,在长达1500次循环后仍保持774m Ah/g的放电比容量,可以得到低至0.015%每循环的容量衰减率,而且其库伦效率值始终高于99%,表现出极高的活性物质硫的利用率。本章证明了合理地结合碳基材料与过渡金属化合物作为高性能锂-硫电池正极材料的可行性。虽然硫锂电池的实际质量能量密度已经超过了传统的锂离子电池,但由于碳基材料密度较小,锂-硫电池的体积能量密度仍然较低。在此基础上,我们设计了不同结构的空心极性硒化镍（Ni3Se4）作为无碳硫载体。其中,空心海胆状Ni3Se4具有较大的比表面积（82.7 m~2/g）、较高的孔隙率（0.39 cm~3/g）,且表现出丰富的吸附和催化位点,保证了锂-硫电池优异的电化学性能。相应的,Ni3Se4-Me OH/S电极在0.1 C的倍率下释放了高达1082 m Ah/g-composite的放电比容量,对应于1341m Ah/g-sulfur,是Super P/S电极的1.37倍。而且,Ni3Se4-Me OH/S电极在400次循环后仍保持594 m Ah/g-composite的放电比容量,具有低至0.11%的衰减率和超高的库仑效率。即使在高硫面积负载（3.3 mg/cm~2）条件下,Ni3Se4基硫电极仍然具有优良的倍率耐久性(2.0 C倍率下具有581 m Ah/g-composite)和长期循环稳定性（1.0 C倍率下经过1000次循环后,每循环的容量衰减率低至0.042%）。更重要的是,由于Ni3Se4基硫正极具有较高的振实密度（Ni3Se4/S:1.57 g/cm~3,而Super P/S:0.7 g/cm~3）,在0.1 C倍率下时,Ni3Se4基硫正极的体积比容量高达1699 m Ah/cm~3-composite,几乎是传统碳基电极的2.8倍。因此,Ni3Se4-Me OH作为多功能硫载体,同时提高了锂-硫电池的体积比容量与质量比容量,为锂-硫电池性能的改进提供了新的方向。综上所述,本文制备了多种过渡金属基锂-硫电池的正极材料,基于这些正极材料的电池表现出了优异的电化学,为锂-硫电池的商业实用化提供了新的可能性。
其他文献
俄乌冲突爆发以来，作为事件最重要的参与者，以及全球最重要的石油生产出口国，俄罗斯和美国的原油供应随即发生较大变化，不仅在不同程度上影响了欧洲、印度、中国等全球主要原油进口国或地区，还影响了世界原油贸易格局。随着俄乌冲突的持续，预计俄美原油生产与出口将出现不同走势，文章先后分析了俄罗斯、美国的原油供应情况，解释了震荡背后的原因和潜在的影响，并展望了未来的市场。
目的:冠状动脉微循环功能障碍（CMD）可能与脂肪堆积和脂肪分布有关。本研究旨在探讨不同肥胖类型对不同性别非阻塞性冠心病患者冠状动脉微循环功能的影响。方法:回顾性分析2015年12月至2021年1月期间254例经影像学方法排除阻塞性冠心病并被临床怀疑为CMD的患者在山西医科大学第一医院行一日法静息和负荷13N-NH3正电子发射计算机断层显像（PET）心肌灌注显像（MPI）资料。体重指数（BMI）在1
目的 采用网络药理学方法及分子对接技术探讨柏子养心丸治疗失眠症的潜在分子机制。方法 通过TCMSP数据库收集柏子养心丸的主要化学成分，经ADME筛选活性化合物并获取其作用靶点；搜索GeneCards、OMIM、PharmGKB、TTD、DrugBank数据库归并失眠症相关疾病基因；使用R语言程序对药物与疾病靶点取交集并上传至STRING平台构建蛋白相互作用（PPI）网络，应用Cytoscape软件
研究背景心肌肥厚（myocardial hypertrophy）是心肌重塑的重要表现,是心脏在长期容量负荷及压力负荷增加时做出的适应性反应。心肌肥厚对维持病理情况下的心脏功能具有一定意义,但同时也是缺血性心脏病和心源性猝死等心血管疾病发生发展的共同病理过程。神经体液、能量代谢失衡、氧化应激等因素均可通过特定信号通路参与心肌肥厚的发生发展[1,2],但相关信号通路的具体调控机制至今仍未完全阐明,给新
目的:在日常生活及暴力性案件中骨骼肌极易受到损伤,涉及不同损伤程度下骨骼肌损伤时间推断问题仍悬而未决,同时骨骼肌损伤修复再生机制也仍不明确。因此,本研究通过微阵列检测技术结合生物信息分析探究大鼠不同程度骨骼肌损伤后转录水平的分子变化,旨在1.分层筛选出适用于损伤程度评估和损伤时间推断的生物标记物,以期提高损伤时间推断的准确性;2.分析不同程度骨骼肌损伤后转录动力学变化规律以及共同生物学过程,初步探
手性药物是指分子结构中存在手性因素的药物,是以特定对映异构体形式存在的。手性是生命体的基本属性,作为生命基础物质的蛋白质是由二十多种具有手性结构的氨基酸构成,药物对映异构体空间结构的不同造成其与蛋白质间作用位点不同,导致对映异构体在药理活性等方面存在显著差异。因此,为了确保手性药物的安全性和有效性,需要将手性药物对映异构体分离,将有效的单一异构体用药。由于手性药物对映异构体的理化性质相同,手性药物
近年来,随着便携式电子产品、电动汽车和大规模储能设备需求的不断增加,高能量密度的可充电电池成为迫切要求,其中,锂离子电池（LIB）扮演着越来越重要的角色,然而,传统的LIBs的容量已经接近其理论值,因此,开发具有高能量密度、长循环寿命的新一代储能设备显得尤为重要。锂金属作为负极因具有最低的氧化还原电位（-3.04 V vs.SHE）,极高的理论比容量(3860 m Ah g-1)和较小的密度(0.
紫外/可见光电探测器在军事、天文、工业生产、医药、环境监测等方面都具有重要作用。很多一维纳米材料都具有优良的光电性能,其中,具有半导体性、压电性和热释电性等多种性质的ZnO纳米线是重要成员之一。由于在ZnO纳米线制备过程中不可避免地会出现氧空位的缺陷,使得基于ZnO纳米线的光探测器存在持续光电导效应（persistent photoconductive effect）,严重降低了光探测器的响应速度
乙酸乙酯（EtAc）、乙酸正丁酯（BuAc）等酯类是重要的化工原料,因具有优异的溶解性而被广泛应用于化工生产中。制备EtAc、BuAc的传统方式为酯化法,以浓硫酸（H2SO4）为催化剂。虽然H2SO4的催化效率高,但会造成严重的废液污染及设备腐蚀。因此,研究开发一种高效、环保的新型催化剂代替H2SO4用于催化酯化反应一直是化工领域的研究热点。离子液体（ILs）是一种活性高、稳定性好的新型液体材料,
为实现2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的宏伟目标,开发高能量密度、无碳载体的可再生氢能替代化石能源势在必行。电解水制氢具有简单、无污染等优点,被认为是理想的可持续发展的制氢技术。然而,电解水反应需要高效稳定廉价的催化剂来加速大电流密度(＞500 m A cm-2)下阴/阳极（析氢反应:HER;析氧反应:OER）缓慢的动力学过程,减少能耗。因此,开发超高活性/稳定性的大电流密度催化材料