【摘 要】
：
石墨作为当下最普遍的锂离子电池（LIBs）负极材料,在LIBs商业化应用中取得了巨大的成功。然而,石墨负极材料的储锂容量(372mAh·g-1)较低,难以满足“信息社会”高速发展对于高性能储能器件的要求。因此,开发高容量的新型LIBs负极材料具有重要意义。同时,作为高容量的新型负极材料还应满足储量丰富、开发成本低廉以及利用率高等要求。非金属材料中的硅、锗、磷以及金属类的锡、锑等具有较高的理论比容量
论文部分内容阅读
石墨作为当下最普遍的锂离子电池（LIBs）负极材料,在LIBs商业化应用中取得了巨大的成功。然而,石墨负极材料的储锂容量(372mAh·g-1)较低,难以满足“信息社会”高速发展对于高性能储能器件的要求。因此,开发高容量的新型LIBs负极材料具有重要意义。同时,作为高容量的新型负极材料还应满足储量丰富、开发成本低廉以及利用率高等要求。非金属材料中的硅、锗、磷以及金属类的锡、锑等具有较高的理论比容量,受到了科研工作者们的广泛关注。其中硅基负极的研究更为广泛,硅基负极一般包括硅（Si）和硅氧化合物（SiOx）,纯硅负极的理论比容量高达4200mAh·g-1且储量极为丰富。但是,Si自身的导电性差、体积膨胀巨大（400%）等缺点严重限制了Si负极材料的进一步商业化应用。硅氧化合物的理论比容量在1200～2700mAh·g-1（具体数值与SiOx中x的取值有关）之间,其制备工艺相对简单、成本较低且体积膨胀相对较小（160～220%）,适合作为新型的高容量LIBs负极材料。此外,非金属材料电极的导电性较差,金属材料负极可避免该缺点,锑金属电极的容量(660mAh·g-1)约为石墨电极的两倍且导电性好。这两类合金型电极材料在大量存储电能以及高效转换和传输电能领域具有巨大的应用前景。本论文聚焦于硅基和锑基负极材料的可控合成与电化学性能研究。具体探究如下:1.本章中设计了一种三维多孔石墨烯框架（3D-HGF）与氧化亚硅复合制备无导电剂、粘结剂和集流体的电极（3D-HGF/SiO）,用于锂离子电池负极。本章中复合电极制备步骤包括:氧化石墨烯（GO）和多孔氧化石墨烯（HGO）的制备、石墨烯/氧化亚硅复合前驱体的制备、三维多孔石墨烯/氧化亚硅（3D-HGF/SiO）复合电极的制备。氧化石墨烯有着极好的可加工型,一般地,GO的片径在2μm左右,本文中使用改良的Hummers法制备大片径氧化石墨烯（片径约为30μm）。大片径的GO整体性较好,与活性负极材料复合后内部框架厚实,结构完整性及力学性能较好,可有效的抑制电极充放电过程中的体积膨胀。同时,多级多孔结构的三维石墨烯框架可改善电极内部离子传输较慢的问题,有效的提高了LIBs的储锂能力。使用多孔电极的阻抗理论和复数电容理论对制备的三维多孔框架进行测试表征,验证了电极内部良好的电荷传输性能。通过一系列电化学测试与表征,3D-HGF/SiO电极在电流密度为2.2mA·cm-2下可提供高达13mAh·cm-2的面容量,同时该电极有着良好的倍率性能。3D-HGF/SiO电极循环了将近220圈后,面容量依然保持率达74%。基于物理表征和电化学性能研究分析结果表明三维多孔石墨烯/氧化亚硅（3D-HGF/SiO）复合电极具有较高的面容量,并且具有良好的充/放电循环稳定性,在高能量密度储能器件领域具有巨大的应用前景。2.本章利用多孔氧化石墨烯与金属锑基材料复合,得到三维多孔石墨烯/锑基电极（3D-HGF/Sb）。另外,通过阻抗理论证明了三维多孔框架结构能对电荷（电子和离子）的传导促进作用。然后,利用SEM、XRD、EDS Mapping等对制备的锑基电极进行表征,分析了该复合电极的内部结构及组成。电化学测试结果表明该电极所展现的面容量是传统商用石墨电极的2倍左右。同时由于多孔框架作为载体,离子传递速率加快,该电极在8mA·cm-2的电流密度下仍有2.7mAh·cm-2的面容量;在电流密度为2.0mA·cm-2时,该电极的循环寿命达到400圈,并且保持6.7mAh·cm-2的高可逆面容量。这些电化学结果表明该3D-HGF/Sb具有巨大的实际应用潜力。
其他文献
实施乡村振兴战略，是党的十九大作出的重大决策部署，作为乡村振兴的核心部分—人才振兴来讲，培育新时代职业农民已成为我国农村发展中的重中之重。通过明确培育方向、制定培育计划、拓展培育内容、强化培育保障、完善培育体系、完善后续跟踪服务，为农村培育一批热爱农业、懂技术、善于经营的高素质农业人才。着重从职业农民培育的角度深入探讨乡村振兴战略的落实。
随着工业生产自动化程度越来越高,传统的静态称重已经不能满足批量生产的需求,动态检重秤在此背景下应运而生。动态检重秤能够自动检查包装商品重量,它通常位于自动化定量包装生产线的末端,用于确保商品的重量在指定的范围内,任何超出公差范围的包装将自动脱线。本文研究的ⅩⅢ（1）级动态检重秤每分钟可以称重400个包装商品,同时可以与其他附加设备配合,例如金属探测器和X射线机,以检查包装的其他属性,相比传统人工静
在电动汽车的行驶过程中,特别是电量较低时,如果电池输出功率较大,将很容易引发过放电并进而导致电池内部产生不可逆的损伤。因此,为确保电动汽车的运行安全和可靠性,现有技术通常利用电池管理系统（BMS）对电池的最大功率输出能力（SoP）进行估计,再通过整车控制系统控制电机的扭矩以保证电池的输出功率不超过其SoP。这种“先估计最大能力、再进行闭环控制”的方式计算复杂度低且实施简单,但缺乏对未来负载的考量,
本文对基于Yolov3的目标检测识别和视觉跟踪算法进行研究,本文主要开展了如下工作:1.本文对目标检测展开研究,本文提出了引入通道剪枝的单输出层Yolov3改进目标检测算法,为缩减算法参数量和计算量,该算法使用通道剪枝操作精简网络层次,在不影响准确性的前提下可以获得整体宽度更小的网络,同时为了防止强制性分层预测该算法将原本Yolov3算法的多输出结构改为单输出层结构。2.本文对目标跟踪展开研究,本
随着工业的快速发展,我国环境污染状况日益严重。在污染环境的修复进程中,土壤污染是最为棘手的问题。不同于有机污染物可以被微生物降解,土壤中的重金属只能通过人为的提取（如淋洗、电动修复）或者向土壤中投加稳定剂,使毒性大、迁移能力强的重金属转化成毒性小或无毒、迁移能力弱的形态。其中,铬污染的土壤需要特别注意,不仅因为Cr（Ⅵ）致癌性和高毒性,而且还因为其不同的性质（如,不同p H值下的价态变化、阴离子形
随着科学技术与经济的快速崛起,数字化、图示化与抽象化的建筑空间占据了我们的生活,城市化进程快速推进的过程夹杂着快餐式文化,这使得我们所处的空间缺少了底蕴与人性,过度重视觉效果的视网膜建筑,废弃了其他感知器官进而疏远了我们的身体,忽略了我们内心的感知,使我们的精神、记忆、情感无处安放。自上而下形成的现代化空间,大多由建筑师个人的想法所摆布,只看重形式与功能则必然留下对建筑空间的身心体验与精神寄托的空
“智能无人零售车”是自动驾驶技术与网络在线支付技术的融合,对于新零售具有重要的理论和实践意义。智能无人零售车使人们的生活更加便捷与丰富,也是消费市场出现的前所未有的新奇购买方式。无人车技术属于智能自动驾驶车领域,也被称为轮式智能机器人。无人车技术主要依托于车内计算机系统,使其能根据指令移动到某个特定的地点。交通方式正在步入智能化自动驾驶的时代,随着车联网技术的铺开,百度作为全国自动驾驶的领军企业,
商业的石墨/炭负极的低比容量严重限制了锂离子电池的进一步发展,而硅由于其4200 m Ah g-1的高理论比容量、较高的丰度及环境友好等优势被认为是最具有前景的下一代锂离子电池负极材料。然而在合金化过程中,高容量也伴随着巨大的体积效应和内应力,使得电极结构不稳定,硅颗粒破碎及固体电解质界面的反复再生会导致容量的急剧衰减。另外,硅具有半导体特性,较差的电子、离子传输速度也制约了其作为负极材料的应用。
改革开放以来,新疆的经济快速发展,人均地区生产总值由1978年的313元提升到2017年44941元,番了整整7番,人民生活水平不断改善,生活幸福指数显著提高。但是需要注意的是,作为新疆首府的乌鲁木齐在2017年的生产总值为2730亿元,同年南疆四地州中的克孜勒苏柯尔克孜自治州生产总值为118亿元,两者生产总值相差近27倍。新疆作为“丝绸之路经济带”的核心区,是推动我国区域经济协调发展的重要组成部
随着智能电网战略的发展和推进,电力系统和信息系统之间的交互愈发紧密。智能电网被视为一种典型的信息物理系统即电力信息物理系统（Cyber Physical Power Systems,CPPS）,其信息-物理交互作用于电能的产生、传输和分配等过程。近几年发生的若干起蓄意攻击电力系统的事故表明,电力系统融合信息系统会带来新的脆弱性因素。而以往的CPPS研究分析仅从单一系统出发进行分析,与实际情况存在偏