【摘 要】
：
锂金属具有极高的理论比容量(3860 m Ah g-1)和最低的电化学电位（-3.04 V vs.标准氢电极）,因而被认为是下一代高能量密度电池负极的首选。然而,金属锂负极存在的枝晶生长和循环稳定性差等问题严重限制了其商业化应用。构筑稳定的电极反应界面是抑制枝晶、提高循环稳定性的关键。本文从界面改性的角度出发,采用具有丰富亲锂官能团、电化学性能稳定并且成本低廉的聚丙烯腈（PAN）为主要改性材料构筑
论文部分内容阅读
锂金属具有极高的理论比容量(3860 m Ah g-1)和最低的电化学电位（-3.04 V vs.标准氢电极）,因而被认为是下一代高能量密度电池负极的首选。然而,金属锂负极存在的枝晶生长和循环稳定性差等问题严重限制了其商业化应用。构筑稳定的电极反应界面是抑制枝晶、提高循环稳定性的关键。本文从界面改性的角度出发,采用具有丰富亲锂官能团、电化学性能稳定并且成本低廉的聚丙烯腈（PAN）为主要改性材料构筑界面修饰层,通过诱导锂金属均匀形核和构筑稳定的固体电解质界面（SEI）,提高了金属锂电池的循环稳定性。主要研究内容及结论如下:（1）针对锂离子在沉积过程中形核不均匀的问题,设计了一种由PAN和碳纳米管（CNT）构成的复合修饰层（PNT）。PAN表面大量的氰基（C≡N）官能团高度亲锂,可以有效降低锂金属的形核势垒,诱导锂的均匀沉积;良好的锂沉积行为有利于保持锂负极界面的稳定。Li/Cu半电池在0.5 m A cm-2、3 m Ah cm-2的条件下可以稳定循环200圈,平均库仑效率达到99.3%;相应的Li/S全电池的循环稳定性也得到了显著提升。（2）锂的均匀沉积能改善负极的界面稳定性,但原位形成的SEI不稳定、在循环过程中易破裂的问题仍然存在。本文进一步设计了一种由无机盐（Li NO3）和聚合物（PAN）复合的修饰层（PN-LN）,优化SEI的组成,提高其稳定性。PN-LN具有良好机械性能,可以作为物理屏障,抑制锂枝晶的生长;同时,通过极性官能团C≡N与有机溶剂之间的偶极-偶极作用,可以有效抑制溶剂的分解;另外,循环过程中通过缓释Li NO3,可以动态维持电池在循环过程中的界面稳定性。PN-LN修饰层的引入使Li/Cu半电池在酯类电解液中的平均库仑效率达到98.3%,并使有限锂容量的Li/NCM811全电池（Li与NCM811的容量比为2.7）稳定循环200圈后容量保持率可达80%。
其他文献
基于深度学习的视觉检测方法已经被广泛用于纹理类工业产品的表面缺陷检测。但是工业缺陷样本的稀缺性和物体类工业产品表面的剧烈变化,使得深度学习方法无法有效解决所有工业产品的缺陷检测任务。文章通过分析现有缺陷检测方法所面临的难题,提出了在较少无缺陷样本的条件下,兼顾纹理类和物体类缺陷检测的无监督算法。现有的无监督学习模型缺少良好的特征区分能力,无法检测具有复杂纹理的物件的表面缺陷。本文提出了基于区域相对
随着制造业的不断发展,数控机床加工的工件几何形状越来越复杂,其加工程序的编制也变得更加困难,在实际加工过程中易出现加工错误从而引发生产安全事故。在加工前进行加工仿真,能有效验证加工程序的正确性,进而缩短产品的研发生产周期。本文针对数控加工仿真技术,对刀具扫掠体建模、模型的布尔运算等相关理论进行了深入研究,并开发出相应软件原型。在数控加工仿真过程中,刀具扫掠体与毛坯模型的布尔运算计算量巨大。本文为缓
高压电-气位置伺服系统由于其功率密度比大、工质易于获取等优点逐渐在机械重工、航空航天、国防军工等领域取得了一系列应用。然而,由于空气具有可压缩性强,粘性小等特点,造成系统非线性较强,并且气体的高压化加剧了系统核心元件电-气伺服阀的气动力和其他干扰,使得高压电-气位置伺服系统的控制难度增大。同时,高压电-气伺服阀其本身结构特点导致了系统的内部耦合,进一步降低了系统控制精度并增加了系统耗能。本文针对高
钯碳（Pd/C）催化剂与1,4-双（苯乙炔基）苯（DEB）混合后得到的DEB-Pd/C吸氢剂是消除密闭空间中有害氢气的最常用吸氢剂之一。然而,Pd/C催化剂具有易自燃、Pd颗粒粒径大、分散不均匀且易于团聚等缺点。因此,开发Pd颗粒粒径小、均匀分散且不可燃的新型吸氢催化剂具有重要意义。本文通过一步水热合成法将Pd颗粒原位封装在八面沸石（FAU）型分子筛中而制备得到了Pd@FAU催化剂,研究了其晶化过
钠金属具有成本低廉、理论容量高和氧化还原电位低等优势,被认为是钠电池的理想负极材料。然而,钠枝晶生长和金属钠难加工成型的问题限制了钠金属负极的应用。基于此,本文采用机械冷压法将氮化物与金属钠复合,以抑制钠枝晶生长和提高金属钠的机械性能为目的,开展了对钠金属复合负极的性能研究。主要内容如下:（1）以类石墨相氮化碳为固体添加剂获得了钠金属复合负极。氮化碳中的吡啶型氮和吡咯型氮可提供“亲钠”位点,促进均
采用原位聚合的方法制备聚合物电解质和电池是改善聚合物电池电极/电解质界面的有效方法。1,3-二氧戊环（DOL）是金属锂电池最常用的电解液溶剂之一,被广泛用作原位聚合单体来制备聚合物电解质和电池。但是DOL的阳离子开环聚合反应迅速,所形成的聚合物电解质对多孔正极的浸润差,不能与正极形成良好的共形界面,限制了其在含高载量正极电池中的应用;此外,电池中的锂负极稳定性差,与电解质会发生副反应并伴有锂枝晶的
感应电机作为工业场景中的基础动力设备,感应电机的性能和稳定性成为人们日益关注的指标。但电机使用工况复杂且多变,感应电机的故障率较高,因此研究电机的故障诊断工作具有重大意义。本文以感应电机的振动信号为分析对象,针对故障电机的振动信号中故障特征弱、易受干扰等问题,从特征增强和阶次提取两个方面将各稳态速度段数据加以有效利用,实现故障诊断。本文主要从以下几方面进行了深入研究:从感应电机的机械结构和工作原理
在人类生存和社会发展历程中,水环境污染已成为了日益严重的全球性问题。其中,广泛使用的抗生素和有机染料不可避免地会流入到水体环境中,给生态平衡和人类健康带来了巨大的威胁。因此,开展污染水体的修复研究刻不容缓。基于产生HO·、SO4·-和~1O2等活性物种的高级氧化技术在处理污染中体现出了高的效率和技术优势。近年来,过一硫酸盐（PMS）基高级氧化技术研究已成热点之一;而过氧化镁（MgO2）,作为稳定性
多孔陶瓷兼具陶瓷材料和多孔结构的优点,作为催化剂载体被广泛应用于环境催化中,有效解决了传统粉末催化剂可回收性差和块状催化剂催化效率低的问题,但日益严格的环境保护法规对其提出了更高的性能需求。基于光固化增材制造的周期性点阵结构的二氧化钛多孔陶瓷是当前最具应用潜力的发展方向之一,但其仍存在许多难点。首先,二氧化钛具有强烈的紫外吸收作用,难以实现光固化成形;其次,周期性点阵结构参数多样,各参数与性能之间
甲烷干重整反应是一种能够同时将甲烷和二氧化碳转变为高利用价值的合成气（一氧化碳和氢气）的高温吸热反应,因此可以通过提高甲烷干重整反应的长期转化率来达到减少温室气体排放的目的。甲烷干重整反应需要催化剂参与才能进行,主要的催化剂有Ni基催化剂和贵金属催化剂。然而,Ni基催化剂存在积碳的缺点,如何实现Ni基催化剂在高温甲烷干重整反应中的高活性和高稳定性是目前的研究热点。本文通过第二金属改性的方法来提高N