尖晶石型电极材料的磷酸盐改性研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:marsmoonhoo
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
随着化石能源储量的日益衰减以及温室效应的逐渐加剧,国际社会对于清洁可持续能源的生产、存储及使用也越来越关注。充分利用好风能,潮汐能和太阳能等可再生能源,就需要进行高效能量存储,并在使用时能进行高效的能量释放。锂离子电池是现在最为热门的储能器件,它有着体积和质量能量密度高,循环性能优异,可靠性好等优点,但是储能领域及大功率动力电池等应用场景对锂离子电池的快速充放电能力提出了更高的要求。相比于层状结构的一维及橄榄石型的二维扩散通道,尖晶石型电极材料拥有着三维的锂离子扩散通道,具有更为优异的快速充放电能力。其中尖晶石型正极材料代表就是锰酸锂Li Mn2O4,放电平台为4.05 V(vs.Li/Li+),理论比容量为148 m Ah/g,实际比容量为100~120 m Ah/g。Li Mn2O4有着诸多优势,成本低,电压高,环境友好。但是由于二价锰的溶解以及Jahn-teller效应,Li Mn2O4的循环性能表现不佳。此外,尖晶石型负极材料钛酸锂Li4Ti5O12虽然拥有着较好的热稳定性和较长的循环寿命等优点,但是由于其电子电导率和锂离子扩散系数很低,极大地限制了其倍率性能。针对这两种尖晶石型电极材料的缺点,学术界主要通过形貌调控,包覆或掺杂来解决,但这些方法往往工艺复杂,成本较高,无法在达到优异性能的同时降低制备难度与成本以满足实际的工业生产。本文利用商业上合成Li Mn2O4普遍采用的固相烧结法,通过在球磨前驱体中加入磷酸盐(次磷酸钠)进行改性,调节前驱体中的磷酸盐比例,制备出了具有优异循环以及倍率性能的改性尖晶石型锰酸锂。通过XRD,SEM,TEM对磷酸盐改性的作用进行了研究,经电化学测试发现当前驱体中加入5%的次磷酸钠时,所制备的Li Mn2O4拥有最优的循环及倍率性能,以1 C的电流密度循环1200圈后仍有80%的容量保持率,20 C时可释放100.1 m Ah/g的比容量。通过EIS以及CV与GITT对改性后的Li Mn2O4进行了锂离子扩散动力学分析,结果表明改性后的Li Mn2O4相比于纯相Li Mn2O4有着更高的锂离子扩散系数。超低温性能测试进一步体现了磷酸改性的效果,在-30℃时,LMO-P5%仍然拥有94.5 m Ah/g的放电比容量。此外,本文还研究了负极材料Li4Ti5O12的磷酸盐改性。利用商业上合成Li4Ti5O12普遍采用的固相烧结法,过在球磨前驱体中加入磷酸盐(次磷酸钠)进行改性,调节前驱体中的磷酸盐比例,制备出了具有优异循环以及倍率性能的改性尖晶石型钛酸锂。通过XRD,SEM,XPS,TEM对磷酸盐改性的作用进行了研究,经电化学测试发现当前驱体中加入2%的次磷酸钠时,所制备的Li4Ti5O12拥有最优的循环及倍率性能,在循环400圈后充电容量保持率为96.3%,20 C的充电比容量为77.7 m Ah/g。
其他文献
随着通信技术的日新月异和无人机技术的不断成熟,飞行自组网(Flying Ad-Hoc Network,FANET)逐渐成为近年来计算机网络研究领域的热点。飞行自组网具有无人机节点移动速度范围大,网络拓扑变化频繁,通信链路不稳定等特点,因此设计一个高效的路由协议是FANET的重要研究内容。本文针对飞行自组网的特点,对基于强化学习的Q-Routing路由协议进行改进和优化,使其更加适合飞行自组网的场景
本论文采用密度泛函理论(DFT)方法,对30种硝基类含能化合物、12种太安(PETN)衍生物和20种硝化甘油(NG)衍生物的电子结构、生成热、晶体密度、爆轰性能、撞击感度和热稳定性等进行了系统的研究。根据能量和稳定性相结合的标准,从中筛选出性能优良的高能量密度化合物(HEDC)的候选物。本文的主要工作如下:1、运用DFT-B3LYP/6-311G**方法,对30种硝基类含能化合物的几何结构进行了优
考虑基元反应条件下的爆轰波精细结构的数值模拟计算量巨大,发展高精度和高效率的计算方法十分必要。本文以Ma=7的H2/O2/N2预混气来流形成的斜爆轰波为数值模拟对象,应用并行建表化学加速算法进行数值模拟。分别从计算精度和计算效率两个角度,考察了不同并行策略,即以PLP(Purely Local Processing)和TP(Transposed Processing)为代表的建表策略以及DAP(D
本论文以二维钙钛矿(PEA)2(MA)n-1[PbnI3n+1](PEA=C6H5(CH2)2NH3,MA=CH3NH3)作为研究对象,分别研究了n=1的(PEA)2Pb I4(简称PEPI)与n=3的(PEA)2(MA)2Pb3I10(简称PMPI3)的晶体和薄膜的光学性质,以及制作二维/三维钙钛矿堆叠结构用来增加三维钙钛矿薄膜的稳定性。具体的工作介绍如下:(1)使用降温结晶法制备了PEPI和P
私家车位共享是挖掘停车潜力、盘活停车资源的有效方式,可以在很大程度上帮助解决我国“停车难”问题。但是已有的私家车位共享运营平台的数据显示,民众对私家车位共享模式的参与度不高,限制了私家车位共享模式的发展。为分析该问题的成因,最大程度的提升私家车位共享热情,本文对私家车位的供给意愿和需求意愿展开研究,并在此基础上提出私家车位共享平台的运营机制,帮助解决我国车位供需矛盾。首先从车位提供者的角度出发,基
氢能具有零污染、能量密度高等优点,是最具有发展前景的清洁能源之一。相对其他制氢技术,由于具有方法简便、可获得高纯氢等优势,电解水制氢技术发展迅速,已经进入工业化阶段。然而,商用催化剂贵金属Pt的储量有限、价格昂贵,限制了电解水制氢技术的大规模应用,急需开发新型高效且相对廉价的催化剂。本文以具有独特的电子结构的过渡金属硼化物为研究对象,分别制备了P、Fe和W掺杂的钴基过渡金属硼化物,并结合XRD、S
由于医疗诊断具有模糊性和主观性,因此对医生的诊断经验具有较高的要求。年轻的医生,由于缺乏门诊经验,在诊断过程中,受主观影响较大,容易出现误诊,降低诊断的准确率。伴随着人工智能的发展,如何利用人工智能技术整合海量医学知识并提供诊断服务成了热门问题。因此,本文设计了医疗智能诊断信息系统,通过利用人工智能技术整合医学专业知识形成知识图谱,并基于整合好的知识图谱结构化数据利用朴素贝叶斯算法实现诊断模型,提
玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称GFRP)由纤维与基体材料按照一定的比例经过固化或纺织而成,以其具有比强度高,耐久性和耐腐蚀性好而开始广泛应用,国内外学者也对GFRP构件在土木工程中的应用做了很多研究,但由于复合材料种类较多且构成复杂,到目前为止,还没有形成统一的稳定承载力计算方法。本文以课题组新型索穹顶结构力学性能的研究为背景,对弹性边界条
学位
量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)作为典型的第三代太阳能电池,因其低成本以及简便的制备工艺,量子点独特的量子尺寸效应和多激子产生效应等物理性质而倍受关注。其中,对电极作为QDSSCs的核心组件之一,其电催化活性直接影响电池的光伏性能。1T-MoS2由于具有优异的导电性和丰富的活性位点,是最近电催化领域的研究热点。本文探索水热法制备1T-MoS2及其复合材料,通过XRD、Raman、SEM、TEM