纳米结构CuO基复合材料的制备与储能性能

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tb0401292
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
随着人们对柔性可穿戴电子产品的需求不断增加,各类柔性电子设备应运而生。因此,开发可弯曲且高容量的负极材料成为研究者研究的热点。CuO由于具有较高的理论比容量(674 m Ah/g)、无毒、成本低等优点,成为有前途的新一代锂离子电池负极材料。然而CuO负极材料存在电极粉化、氧化物团聚和低导电性从而致使电池容量低且衰减迅速、循环寿命低等问题的出现。因此,提高CuO材料的导电性,抑制CuO的体积膨胀是解决上述问题并提高电化学性能的有效途径。本文通过在Cu基底上生长的CuO纳米线并在其表面包裹Cu-MOF或覆盖ZnO的方法对CuO@Cu进行表面改性,从而获得具有高比容量、高循环稳定性的负极储能材料。具体研究内容如下所示:制备Cu-MOF/CuO@Cu箔,即Cu-MOF/CuO@CuF,并作为锂离子电池负极材料与CuO@CuF进行电化学性能比较。研究结果表明:对Cu-MOF/CuO@CuF进行循环性能测试发现,在0.2 A/g的电流密度下具有高达901.2 m Ah/g的初始比容量,经过200次循环后,比容量仍保持在800.6 m Ah/g,库伦效率超过99%。对其进行倍率性能测试发现,在2 A/g的大电流密度下,仍保留405.8 m Ah/g的高可逆容量,当电流密度再次恢复0.1 A/g时,比容量恢复到708.2 m Ah/g,接近于初始0.1 A/g电流密度下的719 m Ah/g。对其进行大电流密度长循环发现,在1A/g电流密度下循环500圈后,其比容量维持在452.4 m Ah/g。以CuO为核,Cu-MOF为壳的Cu-MOF/CuO@CuF核-壳结构表现出较高的容量及循环稳定性。ZnO具有资源丰富、理论比容量高等优点,是CuO@CuM表面改性的良好材料。制备ZnO/CuO@Cu网,即ZnO/CuO@CuM,并作为锂离子电池负极材料与CuO@Cu M进行电化学性能比较。研究结果表明,对ZnO/CuO@CuM进行循环性能测试发现,在0.1 A/g的电流密度下具有高达1189.3 m Ah/g的初始比容量,经过100次循环后,比容量仍保持在851.1 m Ah/g,库伦效率超过99%。对其进行倍率性能测试发现,在10 A/g的大电流密度下,仍保留230.5 m Ah/g的高可逆容量,电流密度再次恢复0.1 A/g时,比容量恢复到903.8 m Ah/g,远高于初始0.1 A/g电流密度下的796 m Ah/g。对其进行0.5 A/g电流密度下的长循环发现,在0.5 A/g电流密度下循环200圈后,其比容量维持在725.6 m Ah/g。优异的性能归因于ZnO与CuO之间的协同效应。
其他文献
45钢是一种常见的优质碳素结构钢,常应用于交变负荷工作下的连杆、螺栓、齿轮、轴类等零件的制造。由于45钢表面硬度较低、耐磨性较差,在复杂工况下,零部件容易失效,可应用等离子熔覆技术改善其表面性能,提高工件使用寿命。为提高45钢表面的耐磨性、耐腐蚀性能等,本文利用等离子熔覆技术在45钢表面熔覆了三种涂层:CoCrNi涂层、CoCrNi+TiC涂层、CoCrNi+Al涂层,研究了涂层的显微组织结构、截
钛及钛合金因其低密度和良好的耐蚀性,在航空航天、船舶制造等领域具有广阔的前景。然而,由于较差的耐磨性限制了它们在摩擦环境中的应用。近年来,激光选区熔化技术在传统制造方法无法完成复杂异形定制结构件制造方面具有突出优势而受到广泛关注。本文采用激光选区熔化技术并分别结合增强体外加法和原位合成法制备了Ti-TiN和Ti-TiB颗粒增强钛基复合材料,重点研究了增强体含量对复合材料微结构、显微硬度和耐磨性与腐
碳化硅颗粒增强铝基(SiC/Al)复合材料作为轻金属基复合材料(MMC)之一,以其高比强度、比模量、耐磨性以及较低的热膨胀系数,广泛应用于航空航天、电子仪器等高端制造领域。虽然SiC颗粒可以显著地提升材料特性,但也会使加工性能变差。高硬度的增强颗粒会造成严重的制孔损伤缺陷,例如毛刺、崩边和撕裂等,这将会严重影响复合材料的制孔质量和使用性能。但是,SiCp/Al复合材料与均质金属材料相比,在材料去除
焊缝跟踪技术应用广泛,从薄板到中厚板、从V形坡口到窄间隙坡口、从直焊缝到相贯线焊缝,都离不开焊缝跟踪传感器的使用。在焊接重要产品时,例如航天飞行器、大型压力容器、船舶舰艇等,要求焊缝成形与质量达到较高水准,而目前国内的电弧传感器尚未能够满足焊缝跟踪精度的要求,尤其是面对复杂焊缝时跟踪精度往往不理想。如何提高电弧传感跟踪器的精度已经成为制约其在复杂焊缝跟踪中应用的“卡脖子”技术。本文针对基于P-GM
机械零件的疲劳磨损、腐蚀等失效大多发生在材料的表面,而激光熔覆技术制备表面增强涂层可以显著提升基材表面的显微硬度、耐磨耐蚀、抗氧化性等性能。由于高熵合金自身具备许多优异的性能,可利用激光熔覆技术在材料表面制备高熵合金涂层,以提高机械零件的使用寿命。CoCrFeNi系高熵合金具有良好的塑性、耐蚀性,但硬度较低,影响了其应用范围。Si作为一种典型的自熔性非金属元素,不仅可以提高涂层的成型性能,同时也可
我国煤炭资源丰富,煤炭行业在我国占据重要地位,是我国的主要能源和基础产业。随着社会的不断进步,我国煤炭开采化技术发展日渐成熟,煤矿设备的功能也越来越完善,但煤矿设备造型设计的创新还相对落后,未能实现其最大价值使形式很好的追随功能。因此,为了创造更大的价值,提高产品市场竞争力,越来越多的煤矿装备企业开始重视其产品的外观造型设计。现在企业会考虑良好的煤矿机械设备造型设计带来的经济效益,通过品牌形象影响
通过对现有煤矿机械设备调研分析,本文得出我国煤矿机械设备同质化现象较为严重。同时,煤矿设备长期处于矿下,所处环境相对特殊,环境因素对设备运行影响严重。根据目前煤矿行业的现状,围绕特殊环境下的特定需求,进行系统合理的工业设计是提升煤矿机械设备和乳化液自动配比箱的正确设计途径。通过矿山环境工程学对煤矿机械的特殊要求和相关问题进行调研分析,阐述了井下特殊环境产生的因素,分析了乳化液自动配比箱的特定环境,
哈氏合金C276由于其优异耐腐蚀性能和良好的机械性能,被广泛用于石油化工、航空航天、海洋、核工业等领域中。本文采用激光熔化沉积技术制备了多层哈氏合金C276块状试样和WC-Co强化哈氏合金C276复合涂层,构建了本构模型,研究了其力学拉伸性能和断口形貌;分析了WC-Co颗粒对C276显微组织、硬度、摩擦磨损行为和电化学腐蚀行为的影响。主要的研究内容如下:(1)通过实验和数值模拟的方法,研究了同轴送
石墨烯具有良好的导电性和超高的强度,通常作为金属基复合材料的增强体。但是石墨烯与铜基体之间界面结合能力较弱,难以均匀分散,时而发生团聚等缺陷影响着石墨烯/铜基复合材料的综合性能。因此如何制备高质量的石墨烯使其均匀分散在铜基体是制备综合性能优良的石墨烯/铜基复合材料的关键。为了解决上述问题,制备综合性能优良的石墨烯/铜基复合材料,本文采用粉末冶金法制备铜基体,化学气相沉积法原位生长高质量、结构完整、
热电材料是一类通过材料内部载流子运输直接实现热能和电能相互转换的功能材料。随着能源的日益紧张以及环境污染的日趋严重,热电材料被认为是未来极具前景的能源替代介质,具有广阔的应用前景。传统的无机热电材料虽然具有相对较高的热电性能,但是其原料及加工设备昂贵,具有重金属污染且资源有限等缺点限制了其广泛应用。为了实现热电材料的实用化,必须寻求高性能且价格低廉的热电材料。导电高分子聚合物及其衍生物具有热导率低