高性能普鲁士蓝类钾离子电池正极材料制及电化学性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jw_wanghaibing
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
锂离子电池作为目前最重要的二次电池之一,在电动汽车、便携式电子设备等领域得到了广泛应用。然而,锂资源的大量开发导致资源的紧缺以及价格的不断攀升,这将制约锂离子电池的进一步发展。因此,探索新型的电化学储能设备具有十分重要的意义。由于钾元素与锂元素处于元素周期表中的同一主族,具有相似的物理化学性质,且钾资源丰富、成本低廉,钾离子电池(KIBs)在大规模储能技术中具有一定的竞争力。但是,钾离子具有较大的离子半径,不利于在传统的正极材料中嵌入脱出。因此,开发具有优异性能的储钾正极材料对于钾离子电池的发展具有十分重要的意义。作为一种三维开放框架结构材料,普鲁士蓝类似物具有宽敞的离子通道,有利于钾离子的嵌入脱出,近年来得到了广泛关注。但是,这类材料仍然存在倍率性能差、循环寿命短等问题。本文围绕铁基普鲁士蓝(FeHCF)材料开展研究,探究了镍基普鲁士蓝(NiHCF)和聚多巴胺(PDA)包覆对材料电化学性能的影响,又探究了在制备FeHCF材料过程中,添加氯化钠对材料结构及性能的影响。主要内容及成果如下:(1)通过原位生长的方法制备了具有核壳结构的FeHCF@NiHCF材料,NiHCF的包覆提高了材料的导电性,稳定了材料的结构,同时在大电流密度下能够提供更多与C配位的Fe2+/Fe3+电对参与氧化还原反应,从而提升了材料的倍率性能和循环性能。在500mA g-1的电流密度下,放电比容量为79.24 mAh g-1,相比FeHCF提升了465%。而在200mA g-1的电流密度下,循环250圈后放电比容量仍有78.72 mAh g-1,容量保有率为80.38%。(2)采用原位聚合的方法将FeHCF@NiHCF进行PDA修饰,构筑了FeHCF@NiHCF@PDA材料。PDA的修饰能够进一步提升材料的电化学性能。相比于FeHCF@NiHCF,材料在50 mA g-1的电流密度下放电比容量从104.79 mAh g-1提高到115.06 mAh g-1,在500 mA g-1的电流密度下的放电比容量则从79.24 mAh g-1提高到94.72 mAh g-1。而在200 mA g-1的电流密度下循环250圈后放电比容量仍有93.51 mAh g-1,容量保有率为86.16%。(3)通过在制备FeHCF材料的反应过程中添加氯化钠,诱导形成NI-FeHCF材料。该材料由于具有较低的结晶水和[Fe(CN)6]4-空隙含量,因此具有较好的电化学性能。该材料在50 mA g-1的电流密度下容量可以高达125.89 mAh g-1,即使在500 mA g-1的大电流密度下,其放电比容量仍有82.00 mAh g-1。而在200 mA g-1的电流密度下循环250圈后放电比容量仍有85.68 mAh g-1,容量保有率为79.71%。另外,较少的[Fe(CN)6]4-空隙使得更多的C-Fe2+/Fe3+氧化还原电对参与到充放电过程中的氧化还原反应,其对应的高电压平台的放电比容量从39.41 mAh g-1提高到54.65 mAh g-1,显著提高了该材料的能量密度。
其他文献
近年来,有机太阳电池的研究日益深入。其具有质轻、柔性、可溶液加工以及可有望实现大面积卷对卷工艺等优点,在光伏发电领域具有独特的应用和发展空间。与稠环型非富勒烯受体分子相比,非稠环型非富勒烯受体分子由于合成更加简便,引起了许多研究人员的关注。本论文通过连接不同的封端单元以及引入氟原子,设计和合成了A-D-A’-D-A型非稠环非富勒烯受体分子,探索了不同的封端单元以及氟原子对受体材料的光学性质、电学性
近年来,随着互联网的普及和计算机技术的进步,信息的数量呈指数级增长,人们在享受互联网带来便利的同时,也受到“信息碎片化”和“信息过载”的困扰。个性化推荐系统不仅能够满足用户个性化需求,提升用户体验,并且在具体商业场景下能够大幅度提高用户的行为转化率,成为当前解决“信息过载”问题的主流方法。随着人工智能的快速发展,深度学习越来越多的应用到推荐领域。用户在购买商品中产生的交互信息以及发表的评论等都是推
硫化促进剂能够有效改善橡胶硫化性能、提升橡胶物理机械性能,是橡胶工业蓬勃发展的重要助力。常用的中速促进剂M和DM同时存在硫化速度慢、物理机械性能差、易致癌等问题;而噻二唑类衍生物绿色助剂虽然不具有致癌性,但其硫化性能和物理机械性能依然较差,限制了其应用范围。我们发现促进剂在引入分子硒后,其综合性能得到了大幅度改善。基于此,本文将分子硒引入到噻二唑衍生物中,合成出两种高效的多功能橡胶助剂,研究其对丁
超限运输是一种透支使用公路的行为,会导致桥梁、公路使用寿命锐减,被认为是公路交通的“第一杀手”。全面实现路面监测自动化、信息化,为科学管养道路、超限治理等提供实时数据,为一体化治超提供执法决策依据已经刻不容缓。车牌识别是智能交通网络的基石,是公路不停车超限检测系统的重要组成部分,对于构建智能交通网络、实现智能城市有着重要意义。但是,传统的车牌识别方法容易受天气、光照和尘土等复杂环境的影响,导致车牌
目的 观察董氏运脾散联合小儿推拿治疗小儿便秘食积型的临床疗效。方法 选取2018年7月至2019年7月在宁波市中医院推拿科及儿科门诊治疗的便秘食积型患儿99例,按照随机数字表法分为推拿组、中药组和治疗组,各33例。3组均予科学膳食,增加膳食纤维、饮水量及锻炼量等一般治疗,在此基础上,推拿组予小儿推拿治疗,中药组予董氏运脾散口服,治疗组予小儿推拿联合中药治疗,3组均2周为1个疗程,连续治疗2个疗程后
多旋翼无人机在搜索、救援、监视和3D建模制图等方面有着广泛的应用。其中跟踪控制为无人机在各个领域应用的基础,为了达到良好的跟踪性能,本文研究使用神经动力学方法设计无人机控制器,分别从抗扰性能,灵活性能和精确控制三个角度提升了基于神经动力学的无人机控制器的性能。具体来说,本文首先介绍了神经动力学方法,为了研究该方法的收敛性和鲁棒性,对一种指数型变增益神经动力学网络进行了鲁棒性分析。其次,由于神经动力
超级电容器因其充放电速度快、使用寿命长、循环稳定性好、体积小、功率密度高,被认为是很有前途的可充电电池替代品,正逐步应用于新能源汽车、可穿戴电子设备、航天设备等领域。而自供电超级电容器还具有无需外界充电、环保、多功能等优势,具有更广阔的应用前景。本文制作了一种基于ZnO纳米结构优化的三明治结构压电自供电超级电容器(SSPSC),使用柔性碳布(CC)作为衬底,ZnO/Ni O核壳结构作为储能电极;P
工业机器人正朝着智能化方向发展,人机协作能够完成复杂多变的工作任务,并提高工作效率,因此成为机器人研究领域的热点。拖动示教技术作为人机协作领域的重要研究方向,往往需要机器人具备一定的力感知能力。由于力/力矩传感器价格昂贵,通常是利用检测电机电流的方式获得关节力矩,并结合机器人动力学模型得到机器人末端的受力情况。本文以六自由度串联型工业机器人为研究对象,对机器人动力学模型、关节内部非线性摩擦和免力矩
近年来,随着经济的发展,人民生活水平的不断提高,汽车保有量逐年升高。截至2020年底,我国汽车保有量达2.81亿辆,进一步加剧泊车困难。虽然已经有部分车辆搭载了自动泊车系统,但其泊入成功率低、实用性差。现在自动泊车系统存在的主要问题是其车位检测技术无法同时适用于带有车位标记线的结构化泊车场景和不带车位标记线的非结构化泊车场景。本课题来源于某企业智能物流车研发项目,针对上述问题,展开适用于多场景的车