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《納米儲能材料的制備及其性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼10530學號201330990060分類號O469密級博士學位論文納米儲能材料的制備及其性能研究學位申請人田野指導教師鐘建新學院名稱物理與光電工程學院學科專業(yè)凝聚態(tài)物理研究方向微納能源材料二〇一七年十二月萬方數(shù)據(jù)Theresearchofsynthesisandperformanceofnano-sizedenergystoragematerialsCandidateYeTianSupervisorProfessorJianxinZhongCollegeSchoolofphysicsandoptoelectronicsProgramCondensedma
2、tterphysicsSpecializationMicroandnanosizedenergymaterialsDegreeDoctorofphilosophyUniversityXiangtanUniversityDateDecember2017I萬方數(shù)據(jù)II萬方數(shù)據(jù)摘要本論文的研究目標是通過高效新穎的實驗方法制備合成儲能性能優(yōu)良的鋰離子電池和鈉離子電池的電極材料。在研究中采用納米技術得到了相應的鈦基以及釩基電極，經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)得到制備所得的相應材料具備優(yōu)異的儲能性能。本文的研究主要圍繞以下三部分的工作展開：（1）鈦酸鋰納米片/碳納米管復合結(jié)構(gòu)的制備及其儲能性能
3、的研究；（2）鈦酸鋰-二氧化鈦/還原氧化石墨烯自支撐復合結(jié)構(gòu)的制備及其儲能性能的研究；（3）在使鈦酸鋰納米片負極材料得到大幅優(yōu)化的同時，對于正極材料五氧化二釩進行納米化改良并研究其儲能性能。并得到了以下結(jié)果：（1）通過簡單的富離子環(huán)境下液相自組裝過程，可以得到有效復合的鈦酸鋰納米片/碳納米管復合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在鋰離子電池以及鈉離子電池的儲能性能上都優(yōu)于單純的鈦酸鋰納米片。將鈦酸鋰納米片/碳納米管復合材料作為電池負極組裝成的鋰離子電池，在1C的充放電條件下500次循環(huán)后依舊可以保持初-1始比容量的90%，而在30C大倍率充放電的情況下，也依舊可以保持150mAh/g
4、左右的相對較高的比容量。將該復合材料作為電極組裝成的鈉離子電池，在2C的恒定充放電速率下經(jīng)過200次循環(huán)依舊也可以保持較高容量水平，達到初始比-1容量的75%，而5C的大倍率充放電的條件下則能保持80mAh/g左右的較為理想的容量。（2）通過引入石墨烯，來改善鈦酸鋰-二氧化鈦復合結(jié)構(gòu)的機械性能以及儲能性能。實驗中采用了自組裝的方式，并經(jīng)過簡單的冷凍干燥以及機械壓片的過程后得到了獨立成片的自支撐復合結(jié)構(gòu)，這種復合產(chǎn)物可以在不引入粘合劑以及導電添加劑的的情況下直接組裝成相應的鋰離子電池以及鈉離子電池。在鈉離子電池中，鈦酸鋰-二氧化鈦/還原氧化石墨烯復合結(jié)構(gòu)獲得了理想的
5、比容量，在0.1C的充放電倍率下其比容量達到了208mAh/g；同時其在高倍率下的性能也非常優(yōu)秀，在6C和10C的高倍率下依然可以保持141mAh/g與117mAh/g的比容量，而在6C的的倍率下對電池進行700次充放電循環(huán)后，依然可以保持101mAh/g的比容量，為初始比容量的70%。對鈦酸鋰-二氧化鈦/還原氧化石墨烯復合結(jié)構(gòu)作為鋰離子電池負極性能測試，得到其在100C的高倍率下依然能有86mAh/g的比容量，同時在10C的倍率下充放電1000次循環(huán)之后還能保持154mAh/g的比容量，與初始比容量相比僅衰減了25%。（3）通過簡單的溶劑熱法制備了五氧化二釩納米
6、球，并通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體中I萬方數(shù)據(jù)成分比例的方式實現(xiàn)錫離子摻雜進而改善其性能，發(fā)現(xiàn)5%錫摻雜的五氧化二釩納米球具備相對最為理想的儲能性能。將其作為鋰離子電池正極進行儲能性能測試，得到其在0.1C的充放電倍率下，循環(huán)50次后可以保持240mAh/g的比容量，而經(jīng)過大倍率重放電的性能測試，在2C下仍然有200mAh/g的比容量；同時在將放電比率回復到1C時，電池也依舊可以恢復到240mAh/g的比容量；與純相五氧化二釩納米球的鋰離子電池相比，5%錫摻雜的納米球顆粒體現(xiàn)出了更好的離子擴散性能，從而獲得了更加優(yōu)秀鋰離子電池儲能性能。關鍵詞：鈦酸鋰五氧化二釩鋰離子電池鈉離子電
7、池II萬方數(shù)據(jù)AbstractThethesisisfocusedonsynthesisofadvancedelectrodesmaterialsforlithium-ionbatteryandsodium-ionbatterybynovelmethods.Nanotechnologywasemployedtoobtaintitanium-basedandvanadium-basedelectrodes.Theenergystorageperformanceoftheas-preparedelectrodematerialswasexcellent,reveale
8、dbyav
