【摘 要】
：
硅的理论比容量(3579 mAh g-1)是商业石墨(370 mAh g-1)的十倍,且工作电位低（0.4 V vs.Li+/Li）,成本低廉,被认为是下一代高能量密度锂离子电池(质量能量密度＞300 Wh kg-1)理想的负极材料。但硅电极/电解液界面严重的副反应和迟缓的界面动力学问题造成循环过程中持续的锂离子损耗,导致硅负极容量的快速衰减。针对上述问题,本论文通过硅负极材料界面结构的设计,调控
论文部分内容阅读
硅的理论比容量(3579 mAh g-1)是商业石墨(370 mAh g-1)的十倍,且工作电位低（0.4 V vs.Li+/Li）,成本低廉,被认为是下一代高能量密度锂离子电池(质量能量密度＞300 Wh kg-1)理想的负极材料。但硅电极/电解液界面严重的副反应和迟缓的界面动力学问题造成循环过程中持续的锂离子损耗,导致硅负极容量的快速衰减。针对上述问题,本论文通过硅负极材料界面结构的设计,调控硅负极界面的性质,实现硅负极电化学性能的提升。主要研究成果如下:1.为提升硅电极/电解液界面的稳定性,采用固相法在纳米硅颗粒表面均匀构筑含氟碳界面层（Si@FC）。含氟碳界面层在首次嵌锂过程中被原位转化为含氟化锂（Li F）界面层,抑制了电解液在硅负极界面的分解,降低活性锂离子在循环过程中的损耗。得益于此,所制备的Si@FC电极展现了84.8%的初始库仑效率,在1 A g-1的电流密度下经历200次循环后取得了1613 mAh g-1的可逆比容量。基于此,制备了比容量为650 mAh g-1石墨/Si@FC复合电极,在100次循环后展现了93.2%的容量保持率。2.在提升硅电极/电解液界面稳定性的同时,为进一步提升锂离子在硅负极界面的迁移速率,在纳米硅颗粒表面构筑硫化聚丙烯腈界面层（Si@SPAN）。其在硅首次嵌锂过程中原位形成高离子电导率的含硫化锂界面层,使得锂离子在硅界面的迁移速率得到了提升,改善了硅负极在高倍率工作条件下界面动力学缓慢的问题。因此,所制备的Si@SPAN电极在1 A g-1的电流密度下,经历200次循环后容量保持率为81%。同时,锂离子在界面的快速迁移能力也使得Si@SPAN电极取得了优异的倍率性能,在7.5 A g-1的电流密度下,比容量为1088 mAh g-1。
其他文献
无线电能传输技术（Wireless Power Transfer,WPT）因安全、可靠、便利等优点被广泛应用于植入式医疗器械、移动设备、新能源汽车等诸多领域。WPT系统传输性能的提升可有效降低传输损耗,对推进WPT设备的小型化、精细化发展具有重要的意义。因此,本文以磁耦合谐振式无线电能传输系统为研究对象,就如何实现高功率、高效率的WPT系统控制展开以下研究:首先,利用电路互感耦合理论构建S-S型谐
全球气候变化给人类社会带来重大威胁,越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略,因此寻找清洁可再生能源成为各国发展的目标。在各种清洁能源中,太阳能因储量丰富、分布广泛而备受关注。薄膜太阳能电池因成本低、便携可柔性及应用范围广等优势成为各种太阳能电池技术中的研究热点。虽然传统的碲化镉和铜铟镓硒薄膜太阳能电池实验室转换效率分别达到了22.1%和23.4%,但是Cd、Te的毒性和In、Ga的稀缺性限制了其
质子交换膜燃料电池需要大量的贵金属铂作为催化剂来加快阴极的氧气还原反应速率,然而铂颗粒表面的低配位原子与含氧物种过强的结合能会导致其催化活性的降低以及严重的溶解失活问题,这限制了质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用。针对这一问题,本文利用具有原子级可控制备优势的原子层沉积技术对铂颗粒表面的低配位位点进行选择性位点修饰,改性后的铂催化剂不仅获得了电化学活性提升,更展现出优异的稳定性。本工作为铂催化剂
烹饪过程中产生的油烟污染物对人体健康的危害显著,高效排出油烟污染物十分重要。集成灶旨在通过燃气灶和排烟机合理的集成,协同优化排烟、热效率等重要评价指标。研究集成灶油烟生成扩散变化规律与燃烧传热特性,是优化集成灶吸烟性能和热效率的关键。本文首先构建了集成灶的油烟扩散特性实验及仿真分析方法,利用图像处理的灰度法对集成灶油烟扩散过程图像进行处理,分析了集成灶油烟生成扩散特征和流动规律,并明确了炸起区、升
电动汽车对续航、加速等性能的要求不断提升,推动驱动电机朝着高功率密度、高效率方向快速发展。驱动电机作为电动汽车动力系统的核心部件之一,其损耗大小直接影响着电机的效率和温升,进而影响着电动汽车的续航里程和正常工作寿命。由于铁耗在驱动电机总损耗中占有很大比例,准确计算并降低电机铁耗对电动汽车电机设计研发具有重要意义。特别对于电动汽车永磁驱动电机,其铁耗影响因素众多且运行工况复杂,使得针对电机全工况的铁
为了应对全球气候变暖及其带来的一系列挑战,世界各国近年来积极发展含大规模新能源的新型电力系统以减少碳排放量。然而,由于新能源的不确定性弃风弃光现象频发,新型电力系统的构建面临着新能源消纳这一巨大挑战。针对这一问题,近年来迅猛发展的电动汽车,为促进电力系统不确定新能源消纳提供成规模的潜在柔性资源。基于此,实现电动汽车与电力系统的高效协同逐渐成为提高电力系统新能源消纳水平的潜在手段,对构建新型电力系统
舰船综合电力系统是全电化舰船的标志,舰船的探测、通信、导航和日常用电等应用场合中存在将宽范围的直流母线电压转变为24 V稳定输出电压的需求,研究具有宽输入范围和高变压比的DC/DC变换器对舰船电源领域有着重要的意义。实际工程中的宽输入解决方案主要从变换器的拓扑结构和控制策略上进行改进,但是复杂的拓扑结构增大了变换器的体积和损耗,复杂的控制策略降低了系统的可靠性并且增大了实施难度,针对上述问题,本文
阴燃是污泥处理新技术,阴燃灰渣的资源化利用是目前该技术存在的问题。本研究针对污泥阴燃灰开展了关于磷提取回收性能的实验研究,并同样对焚烧灰和热解焦进行研究与对比,得到了适用于阴燃灰、焚烧灰和热解焦的磷提取回收工艺参数,进一步探讨了不同热产物在磷提取回收上的性能差异与影响因素,并分析对比酸浸出-MAP（磷酸铵镁）回收和碱浸出-HAP（羟基磷灰石）回收的磷回收性能优劣与原因。阴燃、焚烧和热解因氛围、温度
为应对日益严峻的能源紧缺和气候变化等问题,我国提出了“双碳”目标,将采取更有力的政策和措施发展低碳经济,推动节能减排。电力行业是碳排放的主要来源,“双碳”目标的提出对电力行业的碳排放控制提出了更高的要求。电源规划是电力系统规划的首端,决定着电力行业的战略选择与发展方向,在当前低碳经济发展环境下,精确计量电力系统碳排放是制定科学合理的规划决策方案的基础。但目前对于电力系统碳排放的研究往往只考虑系统中
为了应对能源短缺和化石燃料带来的高污染等系列社会问题,风能、光伏等新能源分布式发电系统的电能产量在电力系统中占比逐年增加。在新能源直流系统电能传输中,电力电子变压器（Power Electronic Transformer,PET）是关键的电能变换枢纽性部件之一。随着新能源输电系统容量的提高,变压器在工作过程中产生的振动问题不容小视,其振动和噪声问题会对变换器系统的可靠性运行带来威胁。本文从振动机