【摘 要】
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在如今电子信息飞速发展的时代,人们对于低成本、高性能的储能材料的要求越来越高。随着对新能源的需求日益增加,高性能锂离子电池的开发已成为迫切需求。二维晶体MXene拥有独特的风琴状结构,较大的比表面积和丰富的表面官能团,使其在电化学方面存在应用潜能。本文主要研究V2CTxMXene及其纳米复合材料作为锂离子电池电极材料的电化学性能。首先,V2CTx较其它MXene有着更高的理论容量,但是V2CTx的
【基金项目】
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国家自然科学基金； 河南省高校科技创新团队； 河南省科技攻关项目；
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在如今电子信息飞速发展的时代,人们对于低成本、高性能的储能材料的要求越来越高。随着对新能源的需求日益增加,高性能锂离子电池的开发已成为迫切需求。二维晶体MXene拥有独特的风琴状结构,较大的比表面积和丰富的表面官能团,使其在电化学方面存在应用潜能。本文主要研究V2CTxMXene及其纳米复合材料作为锂离子电池电极材料的电化学性能。首先,V2CTx较其它MXene有着更高的理论容量,但是V2CTx的生成能较高,所以较高纯度的V2CTx制备比较困难。本文主要使用水热法制备V2CTx,在高压反应釜中以氟盐和盐酸混合体系作为刻蚀剂,制备出纯度较高的V2CTx,并表现出优异的电化学性能。其次,以V2CTx作为基底材料,利用静电组装法在其表面生成Sn O2纳米粒子,制备出V2CTx@Sn O2纳米复合材料。其中Sn O2纳米颗粒的加入有效的缩短了电化学反应过程中的电荷转移距离,提高了电荷转移速率。在电化学反应过程中V2CTx的结构稳定性也发挥了重要的作用,有效的抑制了充放电过程中Sn O2的体积膨胀问题。在V2CTx和Sn O2的协同作用下,V2CTx@Sn O2电极材料表现出优异的电化学性能。在电流密度为8.0 A g-1时,经过1000次循环后仍保持260 m Ah g-1的可逆容量。然后,利用超声法制备V2CTx@Sn S2/Sn S纳米复合材料,并制备成锂离子电池电极材料,复合后的电极材料电化学性能对比纯的Sn S2/Sn S有大幅度的提升。其中V2CTx的层状结构对限制Sn S2/Sn S在循环过程中的体积膨胀有着重要的作用。最后,利用固相烧结法制备V2CTx的衍生物VSx。X射线衍射结果显示成功制备了VSx。将VSx制备成锂离子电池电极材料,在初次循环过程中并没有表现出优异的电化学性能,但经过一轮循环后,电极容量迅速增长,增长率可达382.47%,其原因在于循环过程中VSx被部分氧化形成容量更高的钒类氧化物。图35幅,表9个,参考文献112篇。
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