【摘 要】
：
锂离子电池是一种高效的储存及转化能量的装置,相比于其它二次电池,它具有工作电压高、能量密度大和循环寿命长等诸多优点。传统的锂离子电池主要以钴酸锂为正极材料,但其容量密度较低,逐渐无法满足日益提高的商业化需求。富锂锰基材料x Li2Mn O3·（1-x）Li NiaCobMncO2,能够利用晶体结构中阴离子的氧化还原反应,实现更多Li离子的可逆脱嵌,因而具有超高的比容量。为开发高容量锂离子电池,科研
论文部分内容阅读
锂离子电池是一种高效的储存及转化能量的装置,相比于其它二次电池,它具有工作电压高、能量密度大和循环寿命长等诸多优点。传统的锂离子电池主要以钴酸锂为正极材料,但其容量密度较低,逐渐无法满足日益提高的商业化需求。富锂锰基材料x Li2Mn O3·（1-x）Li NiaCobMncO2,能够利用晶体结构中阴离子的氧化还原反应,实现更多Li离子的可逆脱嵌,因而具有超高的比容量。为开发高容量锂离子电池,科研人员对富锂锰基材料进行广泛研究。但该类材料的离子导电率较低,且电化学反应过程中会伴随有晶格O脱出,因而未改性富锂锰基材料的倍率性能和循环稳定性均较差。本论文针对富锂锰基材料倍率性能差、电化学稳定性不足和电压衰减等问题,采用离子掺杂的手段调控富锂锰基正极材料的电化学性能,并考察所掺杂的离子对其形貌、晶体结构和元素价态的影响,研究可有效提升其电化学性能的关键因素;同时,将所设计的高性能正极材料匹配具有纳米网络结构的氧化钴负极材料以探究掺杂改性的富锂锰基正极材料的全电池性能,并研究其微结构对电化学动力学性能的影响。通过Na掺杂诱导制备了微米球形貌且次级晶粒细化的富锂锰基材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2。掺入的Na离子增大了材料Li离子层的层间距,促进Li离子在间晶层中扩散,从而提高材料的倍率性能;密度泛函理论（DFT）计算表明,Na掺杂导致材料的Li/Ni混排缺陷形成能升高,有利于减少Li/Ni混排,进而提高锂离子在改性正极材料中的传输动力学。相比未掺杂的电极材料,掺杂改性使富锂锰基正极的容量、倍率性能显著提升,该材料在1 C倍率下的放电容量可达198 m A h g-1。通过Sn、Na共掺杂富锂锰基材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2以提高其电化学性能。大量掺入的Sn离子并未引入杂相,使得掺杂改性的富锂材料获得了较完整的层状结构;Sn离子和Na离子可共同调节材料层间距,从而加速Li离子在层间迁移;同时,部分Na离子进入过渡金属层,增大了过渡金属层厚度并改善了材料的循环稳定性,SN-LLO在0.5 C倍率下循环200次后容量仍有197 m A h g-1;DFT计算表明Sn掺杂显著提升了Mn离子的迁移势垒,起到了抑制Mn离子迁移的作用,进而保证富锂正极材料的电化学稳定性,减缓其电压衰减。利用高温环境V易挥发的性质,在富锂锰基材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2中掺杂V元素并同时诱导产生表面异相以提高材料的电化学性能。形成的R-3m表面相结晶度良好,且层状结构匹配良好;V的引入降低了局部Mn的价态,调节了晶体内部的电荷分布;Bader电荷分析说明V掺杂降低了O的氧化态,以减少O逸出,从而提高其电化学稳定性,稳定电池的电压平台,在0.5C倍率下循环200次,V900的容量保持在201 m A h g-1。同时,利用羰基化β环糊精（C-β-CD）包覆钴基前驱体再进行烧结,制备出整体一维形貌的纳米网结构Co3O4负极材料,其动力学性能优异,与高性能V掺杂富锂锰基材料（V900）进行匹配,所装配的全电池展现出较高的能量密度和循环稳定性,相比商用电极材料组装的全电池,该电池在安全性方面更具优势。
其他文献
航天工程与技术的快速发展,对航天器姿态控制方法提出了越来越高的要求。一方面,减少能量消耗的原则和快速机动、精准定向等空间任务要求航天器能在最短的时间内以最大控制精度完成姿态机动控制。另一方面,空间环境的复杂性导致航天器在轨任务时面临各种控制问题,如参数不确定性、控制饱和、外部干扰等因素都会降低航天器的控制性能甚至危及其稳定性。因此,在未来的航天应用中,可靠且高性能的姿态优化控制方法将会扮演越来越重
极化合成孔径雷达（PolSAR）系统经过快速的发展,能够获取越来越高的图象分辨率,成为遥感领域一个热门的研究领域。随着分辨率的提高,PolSAR图象能够描述更为细致的地物信息,但同时也增加了图象中象素处理的复杂度以及图象数据量。传统的图象处理方法以象素为基本处理单元,仅能提取和利用象素级的图象特征以及象素邻域范围内的空间信息,不再适用于高分辨率遥感图象的解译。因此,论文以面向对象的图象处理技术为核
当前移动通信技术正在快速发展,业务量高速增长,业务类型也越来越多样化。高清视频、短视频、沉浸式媒体等业务的规模在逐步扩大。远程视频协作、视频授课、视频会议和远程医疗等业务更是为人们在线工作、学习和生活提供了极大的便利。面对如此快速增加的通信业务量,如何高效地满足不同数据的传输需求是一个重要问题。不等差错保护（Unequal Error Protection,UEP）编码技术是高效传输这些具有不同可
模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）具有模块化、易拓展的结构特点以及低谐波输出特性,在高压变频领域颇具应用前景。由于MMC子模块电容是独立悬浮的,当电流流过时会造成电容电压的波动,且该波动幅值近似与MMC的输出电流成正比,与输出频率成反比。MMC在驱动大转矩负载低频运行时将面临极为严重的电容电压波动问题。现有的MMC低频运行方案大多采用高频注入法,
对话系统（Dialog System）是指以自然语言为载体,用户与计算机通过多轮交互的方式实现特定目标的智能系统。从对话系统的角度来看,所谓的实现特定目标,是指高效的满足用户需求。用户需求主要包括两类:获取信息和获得服务。对话系统主要分为任务型对话系统（Task-Oriented Dialog System）和开放域对话系统（Open-Domain Dialog System）。其中,前者试图首先
近年来电磁超表面由于其功能灵活性强、加工难度低以及有强大的潜在应用前景等优点受到科研与工业领域的广泛关注。事实上,电磁超表面的应用设计过程中,其单元模型的建模与优化是实现电磁性能的关键。然而,目前的设计仍是在单元建模仿真和优化的步骤耗费大量的时间与精力。本论文针对可编程电磁超表面的设计提出了基于深度学习的方法,探索单元建模过程的快速设计与电磁响应优化途径,从卷积神经网络（CNN）入手提出了一种解决
无损检测技术是保障金属材料制成的结构和设备可靠性的一种有效且常用的技术。其中,超声导波检测技术因其检测距离长、效率高、覆盖面全等优点而被广泛研究。超声导波中,水平剪切（Shear Horizontal,简称SH）导波具有频散特性简单、对缺陷敏感、适用范围广等优势,在许多场景中得到应用。电磁超声换能器（Electromagnetic Acoustic Transducer,简称EMAT）灵活性强且无
随着移动通信技术的发展,第五代移动通信技术（5G）系统已经提供了更高速率的传输与更优质的服务质量。在未来万物互联时代中,小型移动设备的增幅是爆炸式的,在保证信息传输的情况下降低系统开销,实现高能量效率传输通信尤为重要。为了提升能量效率,需要对系统资源的分配与利用进行优化。在现有网络应用下,以波束成型等技术为代表的资源分配方案可以提升信息传输效率。然而传统资源分配方案的设计一般优先考虑用户信息服务质
低频微幅振动隔离是纳米技术、微电子、冷原子干涉、精密重力测量和引力波探测等超精密加工与测量领域的关键技术问题。随着超精密加工精度向纳米/亚纳米量级快速推进,运动平台的支撑结构作为超精密加工制造装备的核心基础设备,面临着低频微幅振动带来的严重影响。光刻机内部高速运动平台产生的反作用力对物镜和测量传感器等精密机构的影响日益显著。振动噪声将使扫描隧道显微镜中针尖-样品的间距产生变化从而显著降低其测量精度
汽车安全是推动汽车技术发展的原动力和技术创新的重要领域。目前,大量汽车主动安全技术不断呈现,并得到应用。汽车电子稳定系统（Electronic Stability Program,ESP）和车辆动力学系统集成控制作为重要的主动安全技术,能有效提升汽车的运动性能。质心侧偏角是表征车辆稳定行驶性能的重要参数,需通过估计技术得到。尽管车辆质心侧偏角的估计问题已得到大量研究,但复杂工况的适用性、较高的估计