【摘 要】
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金属镁电池作为一种颇具潜力的储能体系,因其镁金属负极的优点而备受关注。除了在地球上具有丰富的镁资源,镁金属负极还能提供3833 m Ah cm-3的高比容量,高出锂(2622 m Ah cm-3)的近一半。在安全性方面,相比于锂电池,金属镁电池也更具优势。因此,金属镁电池是锂离子电池最有前途的替代品之一。然而,金属镁电池的发展依然存在一些问题。二价镁离子由于其带有两个单位的正电荷,因此镁离子与宿主
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金属镁电池作为一种颇具潜力的储能体系,因其镁金属负极的优点而备受关注。除了在地球上具有丰富的镁资源,镁金属负极还能提供3833 m Ah cm-3的高比容量,高出锂(2622 m Ah cm-3)的近一半。在安全性方面,相比于锂电池,金属镁电池也更具优势。因此,金属镁电池是锂离子电池最有前途的替代品之一。然而,金属镁电池的发展依然存在一些问题。二价镁离子由于其带有两个单位的正电荷,因此镁离子与宿主晶格之间具有强相互作用,导致镁离子插入正极宿主材料时动力学缓慢,镁离子易陷在其中无法脱出,造成电池不可逆的循环。因此,寻找合适的、快速的镁脱嵌动力学的正极材料是金属镁电池发展的关键。（1）本文着重研究锐钛矿型的二氧化钛在金属镁电池中的储镁机理,利用原位X射线衍射分析、非原位的暗场像表征和X射线光电子能谱等手段分析了锐钛矿型二氧化钛在储镁过程中的相变、化学组分等内容。（2）另一方面,本文探究了二氧化钛材料储镁性能的优化策略,利用钛金属有机框架的衍生法构建了具有碳骨架的二氧化钛超细纳米晶,表现出了超长的循环寿命。（3）此外,本文也利用循环伏安测试对材料储镁过程的赝电容行为进行了分析,对材料的储镁过程进行了模型描述。通过考察材料的动力学特性,本文从离子迁移活化能、离子扩散系数等方面对材料储镁性能的优化策略进行了解释,从多个角度阐述了利用纳米材料中碳骨架的构建策略是一种行之有效的性能优化方案。
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