金属氯化物插层石墨的结构控制及钠离子存储性能研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeti
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
石墨中碳层与碳层之间依靠弱的范德华力结合,这使得多种分子、原子、离子和原子团能进入石墨层间形成不破坏石墨层状结构的新化合物,称为石墨层间化合物(GIC)。金属氯化物-GIC中金属氯化物客体与碳层相互作用,由此产生了一系列新特性,如高导电、高导磁、超导、吸波、催化等,而且较大的层间空间有利于金属离子的可逆存储,因而是一类极具应用前景的电化学储能器件用电极材料。但由于金属离子嵌入脱出过程中,金属氯化物客体易溶解在电解液中,引起活性物质损失,最终导致其循环性能难以满足使用要求。因此,本论文的研究工作致力于提高金属氯化物-GIC作为钠离子电池负极材料的循环寿命,主要从表面包覆改性及客体组分调控两个方面入手,探究其钠离子存储性能。从表面修饰的角度出发,通过在FeCl3-GIC表面包覆聚吡咯(PPy)壳,解决氯化物的溶解逃逸问题。聚吡咯具有高度π-π共轭聚合链,属于导电聚合物,电子导电性好;电化学稳定性高,在电池循环过程中化学性质稳定且结构致密,能够从物理限制的角度保持GIC结构的完整性;含有大量吡咯氮极性基团,可从化学吸附的角度有效锚定易溶解的FeCl3成分,有助于维持FeCl3-GIC的循环稳定性能。在不同条件下用原位聚合法对FeCl3-GIC进行聚吡咯包覆,制备核壳结构的(FeCl3-GIC)@PPy,通过对比FeCl3-GIC和不同(FeCl3-GIC)@PPy之间微观结构和电化学性能的差异,研究聚吡咯包覆对FeCl3-GIC电化学性能的影响。聚吡咯外壳能够显著提高FeCl3-GIC作为钠离子电池负极材料的充放电容量、倍率性能和循环性能。在电流密度0.1 A·g-1循环100次的过程中,FeCl3-GIC的比容量逐渐衰减到157mA·h·g-1,而(FeCl3-GIC)@PPy材料的比容量达到281mA·h·g-1左右且容量基本保持不变;在电流密度1 A·g-1下循环500次后,(FeCl3-GIC)@PPy的比容量仍有181mA·h·g-1,容量保持率约为89%。多元金属氯化物具有熔融共晶的特点,应用到插层反应中能够显著降低体系所需反应温度,节约能源。本文试图以AlCl3作为MoCl5插层的促进剂,降低MoCl5插层石墨的温度,通过低能耗过程制备较高储能活性的三元AlCl3-MoCl5-GIC。研究表明,利用混合法合成以天然鳞片石墨为宿主,以AlCl3和MoCl5为插层剂的AlCl3-MoCl5-GIC时,反应温度、保温时间、石墨与金属氯化物的比例是影响产物结构和储锂/钠性能的主要因素。插层反应可能存在通过生成中间产物Al MoCl8,以MoCl5替代部分AlCl3的插层反应机理。同样对AlCl3-MoCl5-GIC进行原位聚合的聚吡咯包覆,探究(AlCl3-MoCl5-GIC)@PPy的电化学离子存储性能。AlCl3-MoCl5-GIC储锂时,首次库伦效率63.6%,经历100次循环后容量保持率仅为27.2%。而经聚吡咯包覆后的(AlCl3-MoCl5-GIC)@PPy储锂的首次库伦效率为66.5%,经历100次循环后容量保持率高达87.4%。AlCl3-MoCl5-GIC储钠时,经历100次循环后容量保持率仅为24.7%。聚吡咯包覆后(AlCl3-MoCl5-GIC)@PPy经历100次循环储钠的容量保持率提高到97.1%。
其他文献
在全球气候变暖背景下,城市作为人类社会活动的中心,既是能源消耗和碳排放的主要源头,也是气候变化带来的不利影响的主要承载体,城市低碳发展已经成为各国公认的实现低碳减排目标的重要途径。城市碳减排策略一定程度上会对低碳城市的建设带来影响,与全球或国家层面的碳减排政策指引相比,城市减缓气候变化的地方行动具有在政治上更容易实施,并且可以在短期内见成效的优势。基于中国的基本国情,通过减排策略控制城市碳排放尤为
2021年以来,海内外学术界聚焦元宇宙,形成了一股元宇宙研究的热潮。元宇宙正从概念建构、理论探讨,同步进入实践探索、行业运用的快速发展阶段。本文首先对媒介视域下元宇宙的前沿研究成果进行了系统梳理;其次分析了元宇宙发展对新闻与传播学未来研究的要求;最后,对新闻与传播学界未来的元宇宙研究,从值得重点研究的议题领域提出了展望和建议。
重型履带车辆由于吨功率较大,制动时所需要的制动力较大,多采用干片式多盘制动器作为制动装置。在干片式制动器中采用弹子加压机构作为制动力转换装置,其主要由转动盘、弹子以及移动盘组成。随着履带车辆机动性能的提高,在高原和山地等地形中,受限于地形坡度影响,制动器工作频次增加,制动器在恶劣环境中的可靠性,尤其是加压机构运转的灵活性和稳定性对保障履带车辆行驶的高机动性和安全性显得尤为重要。由于弹子加压机构在工
座椅作为汽车内重要的约束系统组成部件,其安全性设计趋于成熟,但近年来人们对汽车的要求不仅局限于汽车的性能和安全,而且开始关注汽车座椅的舒适性。汽车座椅舒适性不仅影响到汽车本身的产品竞争力,与驾乘人员的行车安全和身体健康也密切相关,因此汽车座椅舒适性研究具有深远的意义。以往需要通过制作样椅才能评价测试座椅舒适性,再对产品迭代改进,这不但需要耗费大量的时间和成本,而且难以在座椅设计之初做出准确评估和指
随着信息获取技术的发展,现实数据呈现多维度高稀疏的发展趋势。传统的矩阵分解这种把高维数据转化成矩阵的处理方式已经无法满足大数据时代的要求。稀疏张量出现在许多具有多维和稀疏数据的大规模应用程序中,张量分解是矩阵分解在高维空间上的扩展。不同于矩阵分解,张量分解在提取数据内在的低维结构特征的同时,保留数据在高维空间的隐藏联系。矩阵化张量乘Khatri-Rao乘(MTTKRP)是张量分解中的基本运算,尤其
随着人们对于环境问题的更加重视,排放法规变得愈加严苛。而交通运输领域汽油燃料的燃烧是污染物排放的主要来源,汽油燃料的燃烧特性以及均质压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)发动机的研究对于减少污染物的排放和提高燃烧效率意义重大。但是汽油燃料燃烧,尤其是在HCCI等新型燃烧条件下的燃烧是一个极其复杂的过程,受环境因素、发动机结构、燃料性质等多种
柴油机是碳烟和氮氧化物的主要排放来源,柴油的过度使用也导致了全球化石资源的紧缺,使用替代燃料和废气再循环技术(EGR)是实现柴油机高效清洁燃烧的一种重要手段。乙醇由于先进的生产工艺和高含氧量受到了广泛关注,但其与柴油的互溶性差,难以提升与柴油的掺混比例,而以四氢呋喃作为添加剂可以解决乙醇与柴油掺混难的问题,同时四氢呋喃也是含氧燃料,本文主要研究四氢呋喃/乙醇/柴油混合燃料的燃烧与排放特性。试验所选
针对鲜切肉苁蓉易出现褐变和品质劣变的问题,该研究以新疆荒漠肉苁蓉为研究试材,在(4 ± 0.5)℃条件下,采用气调包装(4% O2+2% CO2+94% N2、4% O2+4% CO2+92% N2、4% O2+6% CO2+90% N2)进行处理,采用L*值、ΔE、褐变度、硬度、水分含量、呼吸强度、维生素C含量、总酚含量和菌落总数等指标评价气调包装对鲜切肉苁蓉褐变及品质的影响。结果表明,气调包装
加热不燃烧某型烟具及其烟支作为一种新型的烟草制品,在降低吸烟危害性、提升抽吸口感及环保等方面,有着非常突出的优势。因此,建立有效的加热不燃烧器具温度-速度耦合场仿真体系显得十分必要,基于该体系,可以通过简单的材料参数修改,预测材料对器具温度分布的影响,为器具结构设计提供参考。本论文主要针对加热不燃烧某型烟具及其配套烟支建立了数字三维模型,并建立有效的加热不燃烧某型器具及其配套烟支温度-速度耦合场仿
与传统的路由策略不同,网络编码(NC)可以将编码功能与多径传输相结合,从而提升网络容量,这使得网络容量能够支持更加复杂的安全传输方案。此外,与传统路由技术相比,网络编码在应对被动攻击时具有内在的安全优势,因为信源消息会分成多个报文并采用多径的方式发送给信宿节点。线性网络编码(LNC)是最为效率最高的网络编码方案,而随机线性网络编码(RLNC)的提出也进一步提高了网络编码系统的实用性,因此目前主要的