隨著世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,煤、石油、天然氣等不可再生化石能源日漸消耗的同時伴隨著一系列嚴重的環(huán)境污染問題。因此,探究和研發(fā)高容量、高能量、使用壽命長、體積小重量輕、安全無污染的新型電化學儲能體系以及有效地利用自然界中取之不盡的自然資源是當前發(fā)展的必然趨勢。鋰電池作為新一代可再生能量存儲體系,因具有高能量密度、工作電壓高、無記憶效應、綠色環(huán)保等特點,在電動汽車、混合動力汽車、移動電子設備等領(lǐng)域取得了飛速發(fā)展。因此,開發(fā)理化性質(zhì)穩(wěn)定、價格低廉、環(huán)境友好并具有電化學活性的能源材料,是提高其作為儲能體系電極材料電化學性能的有效途徑。其中,天然纖維素作為生物質(zhì)資源的一種,在自然界中儲量非常豐富,并具有良好的生物相容性和可降解性,且具備一定的機械強度和柔韌性。此外,作為一種天然高分子化合物,天然纖維素獨特的層級三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)賦予纖維素物質(zhì)大的比表面積和多孔性等特點。因此天然纖維素物質(zhì)可作為結(jié)構(gòu)支架、碳源、反應底物,通過層層自組裝技術(shù),利用客體材料與纖維素表面存在的眾多活性羥基作用,從而制備得到多種具有電化學活性的能源材料,又或是利用纖維素物質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu)特點作為活性材料載體,從而進一步擴大天然纖維素在能... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１鋰電池不同正、負極材料的電位窗口與容量示意圖［３］??

間的嵌入和脫出過程只引起材料表面的層間距變化，不會破壞正負極活性材料的晶體結(jié)構(gòu)??和化學構(gòu)造。因此，從電化學與電能的相互轉(zhuǎn)化看，鋰離子電池反應是一種理想的可逆反??應。以鈷酸鋰（ＬｉＣ〇０２）為正極的鋰離子電池為例，電池工作原理示意圖如圖１．２所示［９］，??相關(guān)電極反應如下；充電時，Ｌｉ＋從ＬｉＣｏ０２的晶胞中脫出，Ｃｏ３＋氧化成Ｃｏ４＋；放電時，Ｌｉ＋??嵌入到ＬｉＣｏ０２中，Ｃｏ４＋還原成Ｃｏ３＋。??正極反應：ＬｉＣｏ〇２＋＾Ｌｉ／＿ｘＣｏ０２?＋?ｘＬｉ＋?＋?ｘｅ－?（１．１）??負極反應：６Ｃ?＋?ｘＬｉ＋＋?（１．２）??電池總反應：ＬｉＣｏ０２＋６Ｃ＋￣＾?ＬｉｋＣ〇０２?＋?ＬｋＣ６?（１．３）??？??０＊?？?Ｉ?６＂?一－？？??Ｃｈａｒｇｅ?＇?｜?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?Ｉ??Ｉ?Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅｌ??議一?ｆ讀１??圍?Ｕ－?—１?１??：＿廣，卜禮，??Ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??圖１．２以石墨為負極、ＬｉＣ〇０２為正極的商業(yè)化鋰離子電池的工作原理示意圖［９］??４??

基于Ｌｉ＋在層狀結(jié)構(gòu)的電極材料中進行可逆脫嵌，如石墨碳負極和鋰金屬氧化物正極材料??由于Ｌｉ＋只能通過與電極材料中特定活性位點相結(jié)合發(fā)生嵌鋰反應，因此鋰離子電??池的理論能量密度一般限定在４２０Ｗｈｋｇ＿１或ＭＯＯＷｈＬ－１?（圖１．４所示）［５７，６ａ］。另一方面，??Ｅｎｅｒｇｙ?Ｄｅｎｓｉｔｙ??—２?一?ｇ??ｄＳ?Ｐｉ?４２叫??Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ?｜恐多－?ｆ?２８００?Ｗｈ／Ｌ??Ｓ?．?」＿佩??ｎ?Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｓｕｌｆｌｉｒ?ｂａｔｔｅｒｙ?＾?Ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒｙ??圖１．４鋰硫電池和鋰離子電池（石墨碳負極和ＬｉＮｉｗＭｎｗＣｏ＾Ｏｄ的能量密度對比柱狀圖［５７，６Ｇ】??１３??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3214162