三维锑电极表面改性及储钠性能

来源 :长安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixianrong1017
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
金属Sb作为钠离子电池负极具有高达660 m Ah g-1的理论比容量和适中的储钠电位(0.6 V vs.Na/Na+),显示出巨大的应用前景。然而,Sb电极在储存/释放钠过程中伴随巨大的体积膨胀和收缩,致使电极/电解质界面稳定性差和活性材料易粉化、脱落,因此其在反复循环过程中容量迅速衰减。为解决上述问题,本论文通过三维结构设计和表面改性两种方式制备Sb基电极,有效缓解了储存/释放钠过程中巨大的体积变化,提高了其比容量、循环稳定性及高倍率容量。主要研究内容如下:(1)以三维多孔铜为基底,首先恒电流沉积获得三维多孔Sb,然后恒电位沉积结合化学氧化获得三维多孔Sb@In2O3电极。该电极中的多孔结构可缓解储存/释放钠过程中的体积和应力变化,确保了电极的稳定性;In2O3包覆层稳定了电极/电解质界面,提高了首次库伦效率,减缓了由于电极/电解质界面钝化膜增厚造成的容量衰减。其作为钠离子电池负极材料,首次库伦效率高达85.3%;在300 m A g-1下充放电300次,仍可保留456.5 m Ah g-1的比容量;即使在20 A g-1的高电流密度下,容量也可达348.9 m Ah g-1。(2)以阳极氧化法制得的三维铜纳米线为基底,电沉积获得三维Sb纳米线电极,并通过调节沉积溶液中Sb3+浓度调控锑膜的形貌和尺寸。结果表明,Sb3+浓度较低时(0.04M),Sb晶粒较小,可更好地包覆于铜纳米线表面。该电极在500 m A g-1下充放电200次可保留424.9 m Ah g-1的可逆容量,明显高于主盐浓度高时(0.08M)制得的电极的可逆容量(341.2 m Ah g-1)。通过电沉积结合化学氧化处理对其进行表面改性,获得三维Sb纳米线@In2O3电极。该电极中纳米线之间的充足空间有利于缓冲储存/释放钠过程中的体积变化,氧化铟包覆层有利于稳定电极/电解质界面,其在1000 m A g-1的高电流密度下循环160次后,容量仍可保持525.1 m Ah g-1,相对于首次的容量保持率为84.2%;即使在6000 m A g-1的高电流密度下仍显示出578.9 m Ah g-1的高比容量。(3)通过化学原位聚合在三维Sb纳米线表面包覆聚吡咯层。该电极中三维纳米线和聚吡咯包覆层可协同缓解储存/释放钠过程中的体积变化,聚吡咯包覆层可阻碍电解液与锑的直接接触,增强电极/电解质界面稳定性。其在500 m A g-1下充放电240次仍可显示出460.5 m Ah g-1的可逆容量;在6000 m A g-1的高倍率下仍具有高达461 m Ah g-1的可逆容量。
其他文献
本文主要对雷达阵列信号处理系统进行优化。在雷达阵列信号处理系统优化中,由于假设目标的信号和干扰信号与实际接收的信号对应的分量不匹配,导致无法正确识别反射回来的目标信号。在过往的雷达阵列信号处理算法研究中,虽然有很多性能优异的成果,但是在实际应用的过程当成往往会局限于先验条件过于严苛,算法复杂度高,计算时间过长等。为了解决这些问题,本文对一些经典的算法模型进行改良,将最优化自适应波束成形(OAB)技
篮球课是各体育院校的主干课程之一,当前在体育院校篮球普修课教学中,战术教学既是重点也是难点,如何灵活运用适当教学方法来提高教学效果是教学永恒的主题。在体育教学改革的大环境下,为了探索体育教学改革的新路径,很多专家学者包括基层的体育工作者都在积极的尝试新的教学实践活动。探究式教学是目前体育教学中比较热门的教学尝试之一,本研究以体育院校篮球普修课学生的学习效果为研究对象,以东北师范大学体育学院2019
随着全球变化与地球系统科学研究的不断深入,地球系统模式的空间分辨率不断提高,同时所涉及数据量可达PB级之多,如何对如此海量的数据进行有效组织、管理并支持地球系统模式
近年来,电子元件随着科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展,介电材料性能领域获得了社会的广泛关注。由于介电材料的广泛应用,有关于介电材料的介电
果蔬采摘机器人是实现果蔬自动化采摘的重要手段,是当前农业机器人研究领域的热点。实现果蔬采摘机器人的夜间作业,可延长果蔬采摘机器人的工作时间,提高工作效率。果蔬采摘
在建筑节能和绿色发展理念的背景下,近年来农村建筑节能成为我国社会关注的热点问题。改善农村住宅的居住环境,提高舒适性的同时提高能源的使用效率、减少能耗成为当今农村建设的一项重点任务。湖北十堰地区位于夏热冬冷地区与寒冷地区的交界地带,冬季寒冷夏季炎热,农村住宅进行冬季采暖、夏季制冷的需求都较强,带来了大量能源消耗和经济负担。为了解决当地农宅能耗过大的问题,为当地建设节能农宅乃至低能耗农宅提供设计策略和
采用BC-1054黑碳仪对石家庄市监测点黑碳气溶胶(BC)质量浓度进行2年的连续监测,分析BC时间变化特征、模拟其空间分布、探寻影响因素,解析污染来源。研究结果显示:2018年8月~2020年8月BC日均质量浓度为3.36μg·m-3,BC质量浓度在24 h内呈现“双峰单谷”趋势,峰值出现在早晚高峰时段;季节上呈现“冬高夏低”现象,质量浓度以1月份为中心逐渐向两端递减,正值年末及取暖季节,人为原因
随着人们生活质量的提高,人们逐渐认识到理财的重要性,越来越多的人不再传统的将钱存入银行机构,而是去购买基金,股票等理财产品。截至2017年末,国内基金的规模已经超过10万
分子印迹聚合物凭借其高选择性、高灵敏性、高稳定性、合成方法简单等优势,一直广泛用于分子识别领域。无金属可见光诱导的原子转移自由基聚合(metal-free visible-light induced atom transfer radical polymerization,MVL ATRP)是“活性”/可控聚合的新手段,能对聚合物的端基、组成、结构、分子量等进行精确控制;同时,该方法克服了传统AT
金鸡纳生物碱和银杏内酯在临床和食品工业都有广泛的应用。金鸡纳树和银杏树仍是获得这些有效成分最经济的来源。因此,开发高选择性吸附剂,对于提高金鸡纳树生物碱和银杏内酯的分离效率、降低制备成本及提高天然产物利用率具有重要的意义。分子印迹技术是根据目标分子的结构来设计和合成能特异性识别和吸附目标分子的聚合物材料的技术,也是当前应用于分离和富集天然药效成分的一项新兴技术。本论文旨在开发对金鸡纳生物碱和银杏内