【摘 要】
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当今已进入能源快速发展时代,非水或着有机锂离子能源系统,包括锂离子电池(LIBs),锂空气或Li-O_2电池,锂硫电池,锂离子电容器(LICs),双离子电池(DIBs)等,已被考虑作为一类非常重要的可再生和绿色能源资源,来解决日益严重的燃烧化石燃料的问题。文中合成了两种新型钙钛矿氟化物电极材料分别是镍-钴氟化物和锌-锰氟化物,将其用作储能器件以研究其电化学性能。具体工作和内容如下:1.实验用溶剂热
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当今已进入能源快速发展时代,非水或着有机锂离子能源系统,包括锂离子电池(LIBs),锂空气或Li-O2电池,锂硫电池,锂离子电容器(LICs),双离子电池(DIBs)等,已被考虑作为一类非常重要的可再生和绿色能源资源,来解决日益严重的燃烧化石燃料的问题。文中合成了两种新型钙钛矿氟化物电极材料分别是镍-钴氟化物和锌-锰氟化物,将其用作储能器件以研究其电化学性能。具体工作和内容如下:1.实验用溶剂热法合成K-Ni-Co-F(简称KNCF)的九个样品中,经过电化学测试得出样品KNCF(1-6)电极材料综合性能最好,KNCF(1-6)电极材料在电荷转移过程存在典型表面转化反应机理。当KNCF(1-6)作为负极与活性炭(AC)组装LIC时,具有负极预锂化的KNCF(1-6)的LIC表现出比不预锂化的锂离子电容器有着更高的能量/功率密度和循环稳定性。而且经过预锂化后,KNCF(1-6)//AC整体表现优于其它电极材料的LIC。当我们用LiFePO4(LFP)与AC按照质量比1:1混合后,混合正极单电极的比电量得到提升,再构建KNCF(1-6)//AC+LiFePO4(LFP)(1:1)的LIC表现出比KNCF(1-6)//AC更好的性能。为了进一步提升性能,我们不仅把KNCF(1-6)阳极进行预锂化处理而且对AC阴极也进行预充处理再组装LIC,实验表明也能相应提高KNCF(1-6)//AC的性能。最后用KNCF(1-6)做双离子电池负极,正极以石墨918;918+AC(质量比1:1);918+LFP(质量比1:1)和918+AC+LFP(质量比1:1:1)的正极组装DIB,经过测试表明KNCF(1-6)//918的双离子电池有着更好的性能。2.锌-锰氟化物是用一步溶剂热法合成,合成样品K-Zn-Mn-F(简称为KZMF)(Zn:Mn=1:0,3:1,1:1,1:3,0:1)五个样品。通过倍率和循环电化学测试表明,当Zn:Mn=1:3时,表现出最优的电化学性能,在1-3.2 A g-1电流密度下比电量高达116.9-40.8 mAh g-1;在2 A g-1下的1000次循环性能成上升趋势,最高比电量173.9 mAh g-1。锌-锰氟化物的反应机理推测为合金和转化的混合反应机理。我们对KZMF(1-3)进行预锂化,构建KZMF(1-3)//AC锂离子电容器、锂离子电池KZMF(1-3)//LFP和双离子电池KZMF(1-3)//918,这些器件都选取合适的电压窗口和合适的电流密度进行循环。
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