【摘 要】
：
由于镁负极具有体积比容量高、安全性能好、成本低等优势,镁锂混合离子电池是目前新型储能体系的研究热点之一。镁锂混合离子电池不仅具有Li+快速扩散动力学,而且具有镁金属负极的优势。本文采用液相法和固相法设计和制备了两种金属硫化物Co3S4和VS4复合材料,首次作镁锂混合离子电池正极材料。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、循环伏安法、充放电测试等方法分析了物质的物理化学性质、电化学性能及储能机制。第一,
【基金项目】
：
国家自然科学基金（No.2018YFC0807900）； 重庆市材料表面与界面科学重点实验室项目基金（No:KFJJ2014）；
论文部分内容阅读
由于镁负极具有体积比容量高、安全性能好、成本低等优势,镁锂混合离子电池是目前新型储能体系的研究热点之一。镁锂混合离子电池不仅具有Li+快速扩散动力学,而且具有镁金属负极的优势。本文采用液相法和固相法设计和制备了两种金属硫化物Co3S4和VS4复合材料,首次作镁锂混合离子电池正极材料。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、循环伏安法、充放电测试等方法分析了物质的物理化学性质、电化学性能及储能机制。第一,“爆米花”Co3S4颗粒。采用一步溶剂热法制备了“爆米花”Co3S4-F颗粒,颗粒直径～500 nm,纳米片厚度为～10 nm。在APC+Li Cl/THF电解液中,“爆米花”Co3S4-F表现出较高的放电比容量和较好的循环稳定性。在100 m A g-1下,Co3S4-F首次放电比容量为779.8 m Ah g-1,有两个倾斜的放电平台为0.4-0.8V、1.1-1.2 V vs.Mg2+/Mg。经50次循环后,放电比容量分别为566.2 m Ah g-1,放电比容量保持率为72.6%。经100次循环后,电压稳定在1.08 V,能量密度为431.46 Wh/kg,高于大多数镁锂混合离子电池正极材料的能量密度。在充放电过程中,Co3S4电极先发生嵌入反应（x Li++Co3S4（?）LixCo3S4）,再发生转化反应LixCo3S4（?）Co+Li2S。Co3S4-F电化学过程受扩散控制,锂离子扩散系数高达7.89×10-10 cm~2 s-1,与锂离子电池的相当。因此,“爆米花”Co3S4-F是重要的高容量镁锂混合离子电池正极材料。第二,VS4/VOOH复合物。采用一步水热法制备了绣球花状和脑花状特殊形貌的复合物且具有稳定的电化学性能。在APC+Li Cl/THF电解液中,VS4/VOOH复合物表现出较高的放电比容量和较好的循环稳定性。在100 m A g-1下,VS4/VOOH首次放电比容量高达552.7 m Ah g-1,有两个倾斜的放电平台为0.69和0.11 V vs.Mg2+/Mg。200次循环后比容量仍为276.1 m Ah g-1,放电电压为1.0 V,容量保持率为50.0%。在充放电过程中,VS4/VOOH复合物发生化学反应为VS4/VOOH+x Li++y Mg2+（?）MgyLix-aVS4+LiaVOOH,MgyLix-aVS4（?）1/2（x-a）Li2S+y Mg S+V。VS4/VOOH复合物电化学过程主要受扩散电容的控制,离子扩散系数达到3.5×10-11 cm~2 s-1。与文献报道的VS4电极材料相比较,VS4/VOOH表现出混合镁锂电池的高比容量的优势。综上所述,正极材料Co3S4和VS4/VOOH复合物是非常有潜力的高容量镁锂混合离子正极材料。
其他文献
水滴发生相变是十分常见的自然现象,而水滴相变带来的影响并不全是好的,也会给日常生活和生产发展带来各种各样的问题,例如材料表面起雾和积冰。当水蒸气在具有优异光学性能的材料上凝结成液滴时,例如棱镜、透镜等,不仅会影响材料的光学透明性,也会影响分析仪器的精确度。当材料表面结冰,例如飞机在高空中飞行时,在低温环境中,飞机表面极容易结冰,不仅会增加飞机飞行的阻力,而且可能导致灾难性事件发生。因此研究材料表面
多目标优化问题是运筹学研究的主要课题之一,它是指在两个及以上相互冲突的目标之下求解最优方案或者是一系列较优方案,而且这类问题广泛存在于生活中,包括物流运输,产品制造,投资组合等。一种求解多目标优化问题的常用方法为通过参数组合多个目标函数,使其变为单目标问题,即所谓的标量化方法,现在已经有多种标量化方法被提出。本文主要探讨关于标量化多目标优化问题在求解拟近似解的理论研究和弱非支配点集的代表集方面的应
Darcy-Brinkman方程是速度、温度、压力与浓度耦合的复杂多物理场问题。该模型描述饱和多孔介质中的热质传递双扩散现象,在现代工业和技术应用中,如:固体氧化物燃料电池中的冷却、石油储层的采收率、地下水中的污染物迁移处理等方面发挥重要作用,研究该模型的数值计算方法具有实际意义。由于DarcyBrinkman方程是多变量耦合的非线性系统,对该方程进行逼近与分析时有不少困难。本文研究定常Darcy
随着非燃油汽车的的发展,最适用于燃料电池汽车动力电池的质子交换膜燃料电池吸引了全世界的广泛关注。降低其催化剂成本,发展高活性和高稳定性Pt基氧还原催化剂并实现其大规模工业化生产是推进电池商业化的关键。目前,Pt基合金催化剂是最常用的氧还原催化剂之一。但在燃料电池的长时间运行条件下,催化剂仍存在合金颗粒聚集,非贵金属溶出,物质传输通道受阻,导致催化活性以及稳定性不佳的问题。同时,催化剂制备方法繁琐,
在低温和强磁场的二维电子气中研究量子霍尔效应在过去40多年里已经成为一个极其重要的研究课题。作为典型的多电子强关联问题,传统的单电子近似或微扰论等理论无法解释该效应,并且很多不同填充因子的分数量子霍尔态的物理图像也大相径庭。分数量子霍尔态完全由电子之间的相互作用引入,它蕴含在电子与电子之间的相对拓扑结构的內禀性质,可用于揭示非平庸拓扑性能,像分数电荷激发和分数统计,尤其是在一些特别填充因子下,分数
对中国共产党创造人类文明新形态的历史逻辑进行梳理,是研究这一理论问题的切入点。中华文明源远流长,是人类文明史上的璀璨明珠。近代以来,中华民族饱经磨难,中国共产党肩负起民族复兴的历史使命,获取胜利并建立了新政权,为新的文明形态的创造提供了先决条件;随后经过社会主义革命和建设,为文明新形态奠定了坚实的制度基础;改革开放和社会主义现代化建设时期为文明新形态的创立开辟了快车道;进入新时代,中国共产党在探索
自人类社会产生后，人类文明就沿着时间和空间两个维度发展，并出现文明多样性和差异性。随着工业革命的深入推进，以资本为中心、以工业化为基础的传统现代文明席卷全球，极大提升了社会生产力，并将全人类联系起来。然而，随着社会发展和文明进步，这一文明形态缺点越发凸显，必将被以人民为中心、以人类命运共同体为特征的人类文明新形态超越。中国式现代化充分体现以人民为中心的价值观，破解了人类现代文明构建过程中的重大难题
能源是人类赖以生存的物质基础。储量有限的不可再生化石燃料已经很难满足人们的生活需要。因此,开发可再生的新能源迫在眉睫。直接甲醇燃料电池（DMFCs）因其具备燃料丰富、能量密度高、绿色环保等优点,被众多的研究者关注。目前在DMFCs研究中,Pt基催化剂被认为是DMFCs中最高效的阳极催化剂。但因为其成本高、含量稀缺、易团聚、易中毒等问题,阻碍了DMFCs大规模的商业应用。有关研究表明,过渡金属氧化物
柔性可穿戴电子设备在个人与生态环境之间扮演着重要角色。目前传统的柔性可穿戴传感设备材料大多采用薄膜基底材料,器件的刚性和脆性使它们与曲线形和柔软的人体表面不兼容,传统电源模块通常体积大,不易携带,刚性强,与新兴的多功能电子皮肤系统不兼容。近年来,碳基复合材料由于良好的导电性,结构稳定性被广泛应用于柔性可穿戴传感设备中;纤维结构柔性传感器具有轻便,超薄,出色的柔韧性,可延展性,高灵敏度以及快速响应等
乡村小学教育是我国义务教育的重要组成部分,它关系到中华民族的兴旺和国家兴衰。乡村小学教育的发展准则是公平和效率,要保证乡村小学教育的公平和效率,就必须保证乡村小学发展中的资源配置的均衡性。随着我国城市化进程的不断发展,城乡之间在经济和社会发展层面差距不断扩大,导致了城乡小学教育也存在着巨大的差距,由于乡村小学教育属于公共资源配置范畴,就必须发挥政府在乡村小学教育发展中的主体作用,通过优化乡村小学教