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《高性能儲(chǔ)能新體系雙離子電池電極材料制備及其儲(chǔ)能機(jī)理的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)：O484單位代碼：10183研究生學(xué)號(hào)：2015431003密級(jí)：公開(kāi)高性能儲(chǔ)能新體系雙離子電池電極材料制備及其能機(jī)理的研究吉林大學(xué)博士學(xué)位論文史曉媛史曉媛2018年5月吉林大學(xué)—————————————————————高性能儲(chǔ)能新體系雙離子電池電極材料制備及其儲(chǔ)能機(jī)理的研究—————————————————————Investigationsofhigh-performanceelectrodematerialsfordual-ionbatteriesandtheenergystoragemechanism————————————作者姓名：史曉媛專業(yè)名稱：材料物理與化學(xué)研
2、究方向：儲(chǔ)能電極材料指導(dǎo)教師：鄭偉濤教授學(xué)位類別：工學(xué)博士培養(yǎng)單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院論文答辯日期：2018年5月23日授予學(xué)位日期：年月日答辯委員會(huì)組成：姓名職稱工作單位主席DavidJ.Singh教授美國(guó)密蘇里大學(xué)委員孫長(zhǎng)慶教授新加坡南洋理工大學(xué)周明教授東北師范大學(xué)曲松楠研究員長(zhǎng)春光機(jī)物理所朱品文教授吉林大學(xué)孟繁玲教授吉林大學(xué)樊曉峰教授吉林大學(xué)未經(jīng)本論文作者的書(shū)面授權(quán)，依法收存和保管本論文書(shū)面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得對(duì)本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。
3、吉林大學(xué)博士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》投稿聲明研究生院：本人同意《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》出版章程的內(nèi)容，愿意將本人的學(xué)位論文委托研究生院向中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社的《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》投稿，希望《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論
4、文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》給予出版，并同意在《中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)》和CNKI系列數(shù)據(jù)庫(kù)中使用，同意按章程規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文級(jí)別：?碩士■博士學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)論文題目：超級(jí)電容器鈷基電極材料的制備及其儲(chǔ)能機(jī)理研究作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日中文摘要中文摘要高性能儲(chǔ)能新體系雙離子電池電極材料制備及其儲(chǔ)能機(jī)理的研究隨著便攜式移動(dòng)電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，高性能儲(chǔ)能器件的重要性日益凸顯。電池體系能量密度較高，但是其功率密度不理想；超級(jí)電容器體系功率密度非常高，但是受限于有限電極比表面積所以能量密度較低。如何實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能體系兼具高能量密度、高功率密度和高穩(wěn)定性一直是電化學(xué)儲(chǔ)能和材
5、料領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)、難點(diǎn)。解決這一問(wèn)題必須跳出傳統(tǒng)儲(chǔ)能模式，從儲(chǔ)能體系上創(chuàng)新，而利用插層儲(chǔ)能機(jī)制的雙離子電池就是一種對(duì)儲(chǔ)能體系進(jìn)行的新的嘗試和突破，也是實(shí)現(xiàn)“三高”兼容的新思路。基于上述研究背景，本文立足于新型儲(chǔ)能體系—雙離子電池的構(gòu)筑、插層儲(chǔ)能電極材料的制備與表征，解決電極與電解質(zhì)離子匹配的問(wèn)題，深入探究插層材料與電解質(zhì)離子之間的相互作用以及插層儲(chǔ)能機(jī)制。本文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下：1.創(chuàng)新性地構(gòu)筑了兼具高能量、高功率密度的雙離子電池，這種電池分別以石+--墨和石墨烯為正、負(fù)極，[EMIm]PF6離子液體為電解質(zhì)。PF6與石墨正極發(fā)生插層反應(yīng)，提供了超高的反應(yīng)電位（5V以上），石墨烯
6、負(fù)極與電解質(zhì)陽(yáng)離子發(fā)生快速吸脫-附反應(yīng)，增加了器件的功率密度。通過(guò)準(zhǔn)原位XRD測(cè)試，表明PF6嵌入/脫出過(guò)程石墨層間距周期性地變化，結(jié)合電化學(xué)表征證明了該插層反應(yīng)按照“stage”機(jī)制進(jìn)行。以通過(guò)化學(xué)法制備的還原氧化石墨烯作為負(fù)極，與EMIm+作用體現(xiàn)出雙電層反應(yīng)的特征。所制備的新型石墨烯/石墨雙離子電池器件具備優(yōu)良的電化學(xué)性能，功率密度達(dá)到1333W/kg，可與超級(jí)電容器媲美；同時(shí)獲得70Wh/kg的能量密度，超過(guò)鉛酸電池。這種新型雙離子電池正負(fù)極均采用碳材料，原料安全環(huán)保、成本低廉、且易于回收再利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。I吉林大學(xué)博士學(xué)位論文2.采用電化學(xué)沉積和高溫煅燒相結(jié)合的
7、原位合成方法，制備了Co3O4/碳纖維紙（CFP）一體化電極，并將其作為雙離子電池的負(fù)極，與LiPF6電解質(zhì)中的Li+進(jìn)行反應(yīng)。納米花瓣?duì)罨钚圆牧螩o3O4與集流體CFP之間存在化學(xué)鍵和，避免使用導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑等添加劑。所制備活性材料的結(jié)構(gòu)保證了活性材料與電解質(zhì)的充分接觸和利用率。通過(guò)SEM觀察到Co3O4納米花瓣之間存在大量孔隙，為反復(fù)充放電過(guò)程中活性物質(zhì)體積變化提供了緩沖空間。Co3O4/CFP電極循環(huán)40圈后，容量保持率可達(dá)到初始容量的90%，穩(wěn)定性得到提高。該
