可充電電池在生產(chǎn)生活中大量應用,其中鋰離子電池憑借其能量轉化效率高、無記憶效應等優(yōu)點,受到廣泛關注;高理論能量密度的鋰硫電池由于其在長距離行駛的電動汽車中的應用前景廣闊,有望成為新一代的儲能系統(tǒng)。然而,鋰電池的電極材料還存在一些不足,限制其進一步發(fā)展。例如,鋰離子電池需要更高容量的負極材料;鋰硫電池正極的硫體積結構變化大、導電性差,多硫化物穿梭效應等問題。本論文以研制新型高性能鋰電池電極材料為出發(fā)點,深入探索電化學性能構效關系,以及闡明儲能增強機制等。主要研究內容和創(chuàng)新點如下:（1）受到自然界的含羞草葉結構啟發(fā),通過模板法制備了一種新型的含羞草葉結構的鋰離子電池SnO₂負極材料。通過密度泛函理論（DFT）計算了由鋰化引起的主應力變化,研究發(fā)現(xiàn)其在充放電循環(huán)過程具有穩(wěn)定的機械力學性能。同時,采用原位透射電子顯微鏡技術觀察了實時鋰化動態(tài)過程。儲鋰性能方面,含羞草葉結構SnO₂負極在0.2 C下200次循環(huán)后顯示出760 mAh g^-1的穩(wěn)定容量,經(jīng)過四次重復的倍率性能測試后仍保持99%的高容量保持率。（2）基于上述研究成果,... 

【文章來源】：安徽師范大學安徽省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SCF的形成機理圖[96]

安徽師范大學碩士學位論文670wt％，硫的負載量為2.2mgcm-2，在電流密度為0.5C時，300個循環(huán)后，提供了974.2mAhg-1的高初始比容量，每個循環(huán)的容量衰減為0.12％。在這種復合材料中，由導電AZO顆粒裝飾的相互連接的初級碳球提供了快速的電荷傳輸網(wǎng)絡，可以大大增強鋰硫電池的反應動力學和倍率性能。圖1.2NG/S復合材料的制備工藝示意圖[98]。Figure1.2SchematicillustrationoftheprocedureforpreparingtheNG/Scomposite.從這些報道可以看出，仿生結構在鋰電池領域是有良好的發(fā)展?jié)摿�。大量仿生結構在電子和鋰離子傳輸過程中提供足夠的空間來緩沖硫的體積膨脹和保持電極穩(wěn)定結構，特殊的仿生結構可以加速鋰離子的擴散，更好儲存硫，以減少硫電極的損失。制備方法復雜，構效關系不清楚等問題，是近期需要重點研究解決的問題[100-101]。1.4本文的研究內容與意義對鋰電池電極材料的研究現(xiàn)狀：1）以鋰離子負極為例：過渡金屬氧化物作為電極材料，理論容量高，成本低，天然豐富度高，但其固有的低電導率以及在充放電過程中的體積膨脹，造成電極材料結構易坍塌破裂，阻礙了該材料的應用。2）以鋰硫電池正極為例方面：硫作為電極材料主要存在硫自身的導電率低、硫正極在充放電過程中的體積變化大，造成硫電極的破裂，以及多硫化物的溶解造成的穿梭效應等問題，現(xiàn)有的研究工作不能很好地同時解決上述問題。針對上述問題，本論文設計合成了一系列新型仿生結構的復合電極材料，并對其儲鋰性能進行較為深入的研究。獨特的仿生結構可以緩沖電極的體積膨脹，導電性好的材料以提高電極的電導率，而對于硫電極來說，仿生結構為更好的負載硫提供了較大的比表面積，同時吸附固定多硫化物，抑制了穿梭效應。具體研究內容有：1）采用模板法制備了一種新型含羞

安徽師范大學碩士學位論文212.3結果與討論2.3.1表征分析圖2.1SnO2材料的XRD圖。Figure2.1XRDpatternsoftheSnO2composites.圖2.1所示是制備的SnO2的X射線衍射圖。可以看到，峰型明顯，所有峰均屬于SnO2，并與標準JCPDS卡號＃77-0477顯示的數(shù)據(jù)一致，表明該材料是純凈的SnO2。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3213320