碳化钛材料作为二次电池负极材料的设计、电性能研究及动力学探索

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:birdlay
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
随着大功率电子设备尤其是电动汽车的不断发展,研发高性能二次电池的需求日益迫切。钠离子电池具有生产成本低,地球储量丰富,优秀的储能性能,因此,关于钠离子电池的研发也在不断推进。负极材料是电池的核心组成之一,所以研发具有能量密度高,循环寿命长,操作温度范围广等特点的电极材料十分重要。MXenes材料,具有类石墨烯层状结构,高导电性和金属性,钠储存理论容量高,是具有优势的钠离子电池负极材料之选。在本论文中,我们通过球磨预处理结合溶液浸泡法合成了硫修饰钠镶嵌结构的Ti3C2 MXenes材料。通过分析手段如X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、拉曼(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS),恒电流充放电,外原位测试等,确定了材料的元素或基团构成、形貌,探究了材料的电化学性能及储能机理。通过动力学计算探究了材料的动力学行为。(1)通过对比不同预处理方法得到的Ti3C2的常温及高温储锂性能,确定了使用球磨处理降低原材料Ti3AlC2的尺寸再进行氢氟酸刻蚀的预处理方法。(2)通过溶液浸泡法结合静电吸引及氧桥连接效应得到了硫修饰钠镶嵌Ti3C2MXenes,碱化Ti3C2 MXenes材料,并将其与纯Ti3C2 MXenes材料进行对比,结果发现:作为钠离子电池负极材料,硫修饰Ti3C2 MXenes表现出更最优异的电化学性能,确定了预嵌钠和硫基团修饰对Ti3C2 MXenes材料的积极作用。该材料在2 A g-1的电流密度下,循环了1000周后的可逆放电比容量仍高达135 mAh g-1,平均每圈的容量衰减率为0.033%,甚至在电流密度为5 A g-1时,可逆放电比容量仍有136.6 mAh g-1。(3)采用循环伏安及电化学阻抗等测试对硫修饰Ti3C2 MXenes材料进行了机理研究,同时,对材料进行了动力学计算,并利用原位测试探究了材料在充放电过程中状态变化,从而确定了材料具有混合能量储存机理——氧化还原及表面控制的混合式嵌入式赝电容,在循环过程中硫基团参与反应且不会消失,同时还具有自增加的钠离子扩散系数。材料的表观活化能及扩散活化能分别为36.15,39.74 KJ mol-1
其他文献
在国际评估调查中,以PISA与TIMSS(即第三次国际数学与科学研究的英文简称)最具有代表性和权威性。PISA是英文Programme for International Student Assessment(即学生能力国
"两截人"是清初贰臣处境与心态的典型写照。他们在明朝的"前半截"人生,大多具有较为完美的自我人格,持有传统儒家道德观念。改节仕清,对他们固有的道德观念是较大的挑战,他们因此
目的通过比较研究Ⅱ级手术间不同空气洁净时间,得出连台手术理想的间隔时间。方法选择Ⅱ级手术间第一台手术结束后进行清洁净化,在清洁前和净化后15min、30min、45min的3个时间
详细地介绍了一种软件配置管理的管理策略,并据此提出了软件受控库管理辅助工具需求。从而准确记录各种软件配置管理活动,使软件配置管理项(SCMI)的入库有手续、出库有校验,严格更改控
佛医药物疗法是佛医治疗疾病的重要方法。佛医在药物分类上,分为物药、心药与法药,这三种药物分别从四大不调等的生理层面、心理层面和灵性层面起作用。从物药中以食物居多、
激光供能无人机能实现能量实时补给,提升无人机续航时间。无人机一般情况下,飞行距离地面固定补给站较远,激光光斑增大到完全覆盖无人机机身,导致无线能量传输距离过远,以及
<正> 苏州市政协提案委员会改革开放以来,提案办理工作有了很大的发展,办理提案从简单的书面答复发展到既要答复,更要注重落实,办理方式从背靠背转向面对面,要求承办单位加强
羊水栓塞(AFE)是一种产科严重的因分娩导致的并发症。其临床通常表现为急性肺栓塞、过敏性休克、突发性低血压、肾衰竭或猝死、低氧血症、DIC等。发病时期可为足月妊娠,但妊
苏州河是上海的母亲河,也是贯穿普陀生态商务区的重要河流。苏州河畔的5A绿地工程,犹如在河畔播撒一粒生态种子,孕育出一颗新的萌芽。对于整个生态商务区而言,这颗生态萌芽作
布鲁菌病是一种危害严重的人兽共患传染病,近些年国内外均出现疫情回升势头,给流行区域的畜牧养殖业造成了重大经济损失,也引发了严重的公共卫生问题,因此,建立有效的诊断方