锂离子电池MXene基复合电极材料的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangwei4833250
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
二维过渡金属碳化物(MXene)由于自身导电性高、亲水性优异、表面官能团丰富和结构多样性等特性,在锂离子电池领域中得到了研究者广泛的关注。但MXene的理论容量较低,且存在严重的片层堆叠现象,限制了其实际应用。将MXene作为基体材料和具有高理论容量的金属氧化物/硫化物复合,不仅可以改善MXene容量较低和片层堆叠的问题,还可以利用高导电性的MXene改善金属氧化物/硫化物导电性较差的缺点,并缓冲其在充放电过程中的体积膨胀,达到双赢的效果。本文以获得高性能锂离子电池用MXene基负极材料为目标,采用静电自组装、有机液相低温硫化法等策略制备了具有优异储锂性能的SnO2/MXene异质复合材料和0D-2DZnSQDs/MXene复合材料。此外,对MXene的二维结构进行调控,以三维石墨烯凝胶为骨架制得了高性能的三维多孔MXene/rGO复合气凝胶材料。(1)通过静电作用将表面带正电荷的SnO2量子点自组装在了 MXene纳米片表面,构筑了 0D-2D SnO2 QDs/MXene纳米复合材料。MXene作为导电基底可以显著提高复合材料的导电性,缓冲SnO2量子点在储锂过程中的体积应变。此外,SnO2量子点作为层间粒子,也可以抑制MXene片层的堆叠,促进电极界面离子的扩散和电子的传输,进而改善SnO2 QDs/MXene纳米复合材料的储锂性能。其在100 mA g-1的电流密度下循环100次后表现出659.8 mAh g-1的比容量,容量保持率为91%,当电流密度增大到3 A g-1时,比容量仍保持有364 mAh g-1,表现出优异的比容量、倍率性能和循环稳定性。(2)通过有机液相低温硫化法得到了在MXene片层表面原位生长的0D-2D ZnS量子点/MXene纳米复合材料。这种方法硫化得到的超小ZnS量子点可有效降低其充放电过程中的绝对体积膨胀,此外,以MXene作为0DZnS的基体材料,不仅可以提升复合材料的导电性,而且可以缓解颗粒间团聚问题。如此,该0D-2DZnS量子点/MXene纳米复合材料作为锂离子电池负极时在500 mA g-1的电流密度下循环500次后的比容量高达497.8 mAhg-1,表明其循环性能好。此外,其倍率性能同样优异,电流密度为2 A g-1时还有252.5 mAh g-1的比容量。(3)借助于氧化石墨烯可在低温水热条件下凝胶化自组装得到石墨烯凝胶三维导电骨架结构,将MXene诱导生长在已构筑的三维石墨烯表面,得到具有高比表面积和发达孔结构的三维MXene/rGO复合气凝胶材料。这种二维结构向三维结构的转变不仅提高了 MXene表面活性位点的利用率,而且在电化学反应过程中有利于离子的扩散和电子的传输,使得该三维MXene/rGO复合材料在电流密度为100 mA g-1时循环200圈后保持为628.0 mAh g-1的比容量。采用10 A g-1电流密度对其进行性能测试时,其比容量还可达到186.1 mAh g-1,体现了优异的电化学储锂性能。
其他文献
二十世纪上半叶留法归来的王子云将艺术视角转向了中国艺术文物,1940年秋天国民党政府教育部西北艺术文物考察团成立并任命王子云为团长,深入我国西北地区探寻古代艺术文物遗
在农业现代化转型升级和农业从业者大规模转移的背景下,新型职业农民技能培训是缓解农业从业者供给不足、质量不高等结构性矛盾的有效途径,也是我国职业技能培训体系的重要组
目的:观察比较针灸联合益生菌和单纯使用益生菌的疗效差异,初步探讨针灸联合益生菌治疗老年人抗生素相关性腹泻(Antibiotic-associated Diarrhea,AAD)的优势及意义,改善患者
山西省阳泉市是以“无烟煤基地”著称的典型的资源型城市,长期的发展,城市存在着结构性矛盾、体制性弊端、生态环境破坏等一系列问题。一直以来政府忽略了生态环境的保护,在
江西省是我国著名的革命老区,也是脱贫攻坚任务较重的省份。"十二五"期间,江西省坚持把脱贫攻坚作为"第一民生工程",取得了一定的减贫成绩。回顾"十二五"期间江西省脱贫攻坚
目的研究Alport综合征(AS)致病基因COL4A5突变情况。方法收集并抽提2005年上海地区AS患者及其所有家庭成员29例的基因组DNA,并根据致病基因设计相关引物,分别检测患者和100个
目的 比较牙列缺损患者行可摘局部义齿和种植固定义齿修复的主观感受。方法 对23例戴用可摘局部义齿后又行种植义齿修复患者作种植修复前和修复后问卷调查。结果 与可摘局部
目的:探讨药物联合心理干预治疗急性脑卒中后睡眠障碍的效果。方法:选择2014年2月-2017年2月在我医院进行治疗的急性脑卒中后睡眠障碍的患者60例,按照随机数字的方法将全部患
自1935年E.Winger提出氢在高压力下可能金属化的预言以来,引起了众多科研工作者关注并进行了大量的理论和实验研究,同时理论研究对金属氢可能是潜在的高温超导体的预测对物理
人体的生理、病理变化与地域和自然气候密切相关。分析了不同地域的疾病、病邪、病证特点及用药差异,提示在疾病诊断过程中不仅要注意到患者的临床表现,还需要考虑到外部环境