锡、铋基负极材料的设计制备及其电化学性能研究

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:himayu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
第Ⅳ A族和第Ⅴ A族金属或其合金可以作为锂离子电池和钠离子电池的负极材料,例如Sn,Bi基的合金,具有较高的理论容量,被认为是理想的锂、钠离子电池负极材料。但是这些合金材料在反应过程中体积变化大(约300%),易引起电极材料粉碎脱落,导致电化学性能较差,从而限制了合金材料在锂、钠离子电池中的应用。因此,我们设计合成了系列新型锡、铋基合金材料,以抑制其体积膨胀,改善其电化学性能。采用液态钾钠合金为还原剂,借助液相剪切辅助的方式,在室温下快速制备锡、铋基纳米合金,并可通过一锅法制备锡铋合金与石墨烯的复合材料用作锂离子电池负极材料;以液体钾钠合金为模板,采用低温溶剂热过程,合成了二维铋纳米片,并将其与石墨烯复合用作钠离子电池负极材料。具体研究内容如下:1.以四氯化锡和三苯基铋为原料,以氧化石墨烯为载体,通过一锅法合成了锡铋纳米合金@石墨烯(SnBi@RGO)复合电极材料,用作锂离子电池负极材料。此方法采用液态钾钠合金作为还原剂,在室温下快速制备纳米级锡铋合金颗粒,同时实现氧化石墨烯的还原。石墨烯具有良好的支撑作用,可以抑制锡铋合金电极材料在充放电过程中的体积膨胀,表现出较好的循环稳定性和倍率性能,在充放电电流密度为100 m A g-1时,首圈具有689 m Ah g-1的放电比容量,循环100次之后仍然有218 m Ah g-1的放电比容量。2.以四氯化锡和乙酰丙酮钴为前驱体,以氧化石墨烯为载体,通过剪切辅助钾钠合金液相还原方式,一锅法合成了锡钴纳米合金@石墨烯(Sn Co@RGO)复合电极材料,用作锂离子电池负极材料。此方法利用液态钾钠合金的还原性,在室温下合成锡铋纳米合金颗粒,同时对氧化石墨烯进行还原。所制备Sn Co@RGO复合材料表现出较好的循环稳定性和倍率性能,在充放电电流密度为200 m A g-1时,首圈具有11174.7 m Ah g-1的放电比容量,循环100圈之后仍然有647.6 m Ah g-1的放电比容量,在充放电电流密度为5000 m A g-1时仍有416 m Ah g-1的放电比容量。3.以三苯基铋为原料,乙二醇二甲醚(DME)为溶剂,以液体钾钠合金液滴为还原剂和模板,通过低温溶剂热合成法合成了一种二维铋金属纳米片,并将其与石墨烯复合作为钠离子电池负极材料。液态钾钠合金在DME中,以球形液滴存在,因此三苯基铋可以在合金/溶剂液相界面进行还原反应,从而生成二维超薄铋纳米片。这种纳米片结构具有高的比表面积。当其用作钠离子电池负极材料时具有659.7 m Ah g-1的首圈放电比容量。
其他文献
随着汽车行业的蓬勃发展,汽车轮胎的需求与日俱增,导致废旧轮胎的产出逐年增加。长期大量堆放废旧轮胎会导致资源浪费和环境污染,但只要利用得当也可开发巨大的应用价值。由于废旧轮胎结构与成分,橡胶分子链的交联网状结构以及各种添加助剂,导致废旧轮胎再利用困难。若可以通过简单的方法回收废旧轮胎,将废旧轮胎应用在储能领域,令其作为碳源制备锂离子电池负极材料,这对于废旧轮胎的再利用具有极大的突破性与关键性。由于碳
有机太阳能电池因其具有质量轻、成本低、柔韧性好、可溶液法大面积制备等优势,越来越受到人们的广泛关注,成为光伏领域中的研究热点之一。经过几十年的发展,目前单节有机太阳能电池的能量转换效率已经突破了18%,显示出了可商业化应用的广阔前景。其中,大量高效聚合物给体材料的开发是推动该领域发展的重要力量之一。在提升聚合物给体材料光伏性能的分子设计策略中,在聚合物中引入氟原子和拓展聚合物的共轭体系是两种有效的
为检测复杂的海洋环境,通常将多种低功耗传感器放置在海洋中。海洋传感器大多采用较为传统的化学电池供电,传统化学电池存在供电持久性差、环境清洁性差、体积大等缺点。海洋环境不同于陆地环境,传感器并不便于回收。所以,一种可用于海洋低功耗传感器供电的新型供电装置成为近些年国内外学者研究的重点。海洋同空气一样,蕴含着巨大的振动能量。其中,海洋中的卡门涡街效应作为一种规律已知的振动方式,便能使压电材料发生振动而
直接液体燃料电池(DLFC)具有能量转化效率高,燃料易于储存并且运输安全可靠等优点受到人们的普遍关注。然而,DLFC阳极催化剂一般为储量少的Pt,由于其价格过高,从而导致电池的成本过高,大大限制了DLFC的商业化发展。因此找到相对便宜的阳极催化剂显得尤为重要。Pd因为具有和Pt相似的晶体结构,并且Pd相对便宜,近年来成为人们研究的重要对象。为了实现DLFC商业化应用,提高Pd的催化效率和减少Pd的
非编码RNA(non-coding RNA,nc RNA)在转录调控中起着多方面的作用,并且是免疫功能的重要调节因子。目前关于鱼类非编码RNA在免疫调控中的研究较少。外周血单核细胞参与鱼的免疫反应,并有助于抵御病原菌感染。壳寡糖可以改善细胞和体液免疫力,从而增强鱼类的抗病能力。本论文研究以半滑舌鳎为实验对象,开展了外周血白膜层细胞的全转录组测序,通过生物信息学分析,鉴定了差异表达的lncRNA/m
碳材料具有微结构可调、缺陷可设计等优势,而杂原子掺杂工程对于调控碳材料的电导率、结构缺陷和储能性能意义重大。基于此,本文设计了硼、氮掺杂的分级多孔碳(HPC),系统研究其在钠离子、钾离子电池中的应用。本文分为以下两部分:(1)以纤维素为碳源,以氨水和硼酸作为氮和硼的掺杂源,采用喷雾干燥-高温碳化-化学刻蚀的步骤,设计合成了富氮(N@HPC)和硼氮共掺杂(B@N@HPC)的分级多孔碳。系统研究了硼掺
当前,世界上的发达国家和一些发展中国家都已进入老龄化社会,中国也未能避开老龄化这一趋势,也在不断地快速加深老龄化的程度。在这些国家中,中国的老龄化产品发展较为缓慢,不少老龄化产品仍存在粗制滥造甚至短缺、空白的现状。面对老年人这个特殊的用户群体,也决定了其对于产品设计的特殊需求,因此如何使老龄化产品能真正满足老年人的实际需求便成为了当下急需解决的课题。涉及老年人衣、食、住、行、用的产品都将深刻影响着
燃料电池领域对于环境保护,可持续能源的发展具有重要意义。以肼作为燃料电池原料具有很多优点,比如易于运输和储存、理论电动势高等,直接肼燃料电池中肼的电氧化是必不可少的,但目前广泛应用的大多为贵金属催化剂,高昂的价格和有限的储存量严重阻碍了其大规模应用,因此开发活性高且价格低廉的催化剂成为研究热点。受过渡金属硫化物在肼氧化反应中的优异性能启发,首先通过密度泛函理论计算比较了Fe S2和Fe3S4的催化
混合超级电容器结合了电池和双电层电容器的双重优势,具有较高的功率密度和能量密度以及良好的电化学稳定性等特点,近年来受到越来越多地研究。然而,由于电池型材料迟缓的离子扩散和较低的结构稳定性限制了其电化学性能,因此提高电池型电极材料的性能是发展高性能混合超级电容器的重要手段。基于此,本文通过对电极材料结构以及复合方法进行调控达到优化电极材料/电解液界面的反应活性的目的,从而提高混合超级电容器的性能。具
随着社会的快速发展,能源需求量不断增加,太阳能作为储存量丰富的清洁能源引起人们的广泛关注。太阳能电池是把太阳能转化为电能最直接的方式,其中,有机太阳能电池(OSCs)以原材料丰富、环境友好、制备工艺简单且在制备大面积、柔性、半透明器件中具有独特的优势而被广泛研究。新材料的合成以及制备工艺的成熟带动着有机光伏器件性能实现飞跃,特别是近年来非富勒烯受体材料由于其较强的吸收、易于调控的能级和形貌等优势得