【摘 要】
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近年来,随着电动汽车和储能领域的快速发展,锂离子电容器(LICs)因其高功率密度和相对较高的能量密度而备受关注.五氧化二铌(Nb2O5)因具有高容量和优异的倍率性能等特点,而成为最重要的负极材料之一.然而,目前报道的Nb2O5基负极材料的合成均需要复杂的制造工艺或做特殊处理.因此,本工作开发了一种通过氧化多层Nb2C MXene材料快速合成多层Nb2O5纳米片的方法.借助X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜技术(SEM)、比表面积分析、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术等测试表征手段,对所制得的多层
【机 构】
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湖北工业大学理学院,湖北 武汉 430068;中石化江钻石油机械有限公司,湖北 武汉 430000;湖北工业大学理学院,湖北 武汉 430068
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近年来,随着电动汽车和储能领域的快速发展,锂离子电容器(LICs)因其高功率密度和相对较高的能量密度而备受关注.五氧化二铌(Nb2O5)因具有高容量和优异的倍率性能等特点,而成为最重要的负极材料之一.然而,目前报道的Nb2O5基负极材料的合成均需要复杂的制造工艺或做特殊处理.因此,本工作开发了一种通过氧化多层Nb2C MXene材料快速合成多层Nb2O5纳米片的方法.借助X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜技术(SEM)、比表面积分析、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术等测试表征手段,对所制得的多层Nb2O5纳米片进行了表征.在高温煅烧的初始阶段,前驱体由Nb2C MXene材料转变为正交Nb2O5(T-Nb2O5),并保留了MXene材料的多层纳米片微结构.随着烧结时间的增加,转变为由伪六方Nb2O5(TT-Nb2O5)纳米颗粒组成的纳米片结构.与TT-Nb2O5纳米颗粒相比,多层T-Nb2O5纳米片电极显示出更高的比容量和更优异的倍率特性.同时,T-Nb2O5电极在半电池和锂离子混合电容器中都表现出优秀的循环性能.多层T-Nb2O5材料更加优异的储锂性能可能源于其多片层结构、准二维锂离子扩散通道和快速赝电容响应能力三者的协同作用.
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原位光学显微装置越来越多地用于锂离子电池微观行为的观测.本文采用原位光学显微系统对软包装锂离子电池充放电过程中极片厚度和形貌变化进行了原位观测,采集了电压-电流曲线、极片厚度变化曲线和负极片形貌变化图像的同步测试数据,并以此研究了不同比例石墨/氧化亚硅复合负极嵌锂时的电化学及物理行为,随着氧化亚硅含量增加,极片满电厚度膨胀率增加,当氧化亚硅含量为12％时,满电极片的负极材料层与集流体发生脱离,与电池循环性能较差具有相关性;此外,本文还研究了不同充电电流对锂枝晶的影响,较小电流(0.05 C,电流密度0.2
相变储热技术能够很好地解决可再生能源在利用过程中的波动性和不稳定问题.然而,现有可供选择的相变材料均存在热导率低这一致命缺陷,导致储/放热速率十分缓慢,严重制约了其实际工业应用.为此,本文基于雪花晶体的分形结构,提出了一种新型翅片结构来提高填充了相变材料的潜热储存单元储/放速率.针对该单元储/放热过程进行了全三维多场耦合数值模拟研究,结果表明,在同一换热流体流动条件下,与具有相同体积的纵向翅片相比,雪花型翅片能够显著提高潜热储存单元的传热速率和温度均匀性,完全熔化/凝固时间可分别缩短26.87％和32.0
针对解决太阳能热利用过程中所面临的辐射强度不稳定、不连续和不均匀等关键问题,相变蓄热技术常与太阳能热利用系统耦合协同匹配,以实现稳定连续的热量输出.为了强化固液相变蓄热/放热过程、提高系统热储能效率,对金属泡沫内石蜡类相变材料(PCMs)在不同蓄热流体温度下的固液相变蓄热/放热特性开展了实验研究.设计并搭建了相界面可视化的蓄热/放热实验系统,实验过程中使用高清相机对相变过程中的相界面变化进行了记录.同时,通过在蓄热单元内部布置多个热电偶测点,对蓄热/放热过程中的温度变化规律进行了探究.实验结果表明,受自然
石蜡是一种高储热密度的有机相变材料,但是热导率低和易泄漏的缺点限制其进一步发展.为提高石蜡的导热和防泄漏性能,本研究以天然纤维为模板制备了具有高导热性的纤维状氧化铝导热填料,通过真空浸渍混合法制备了氧化铝纤维/石蜡复合相变材料,并对其形貌、热导率、相变循环稳定性、防泄漏性能以及热响应性能进行测试.结果表明,随着填料含量的增加,复合相变材料的导热系数近似线性增加.1200℃高温烧结形成的α型Al2O3比1000℃低温烧结γ型Al2O3具有更高的导热性能,且α型氧化铝纤维填充量达到45％(质量分数,余同)时,
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