【摘 要】
：
锂离子电池作为目前市场上最热门的的储能装置,其性能的提升和相关材料的开发一直备受关注。MXene作为过渡金属碳/氮化物二维层状材料,自2011年通过HF酸从Ti3Al C2刻蚀得到以来就因其高的电导率、较高的密度和优异的亲水性在储能领域引起广泛关注。但分子间作用力引起的片层堆叠和表面官能团的种类都深刻影响着MXene材料的电化学性能。本论文通过引入新的过渡金属Nb和表面氧化处理等策略对二维结构的M
论文部分内容阅读
锂离子电池作为目前市场上最热门的的储能装置,其性能的提升和相关材料的开发一直备受关注。MXene作为过渡金属碳/氮化物二维层状材料,自2011年通过HF酸从Ti3Al C2刻蚀得到以来就因其高的电导率、较高的密度和优异的亲水性在储能领域引起广泛关注。但分子间作用力引起的片层堆叠和表面官能团的种类都深刻影响着MXene材料的电化学性能。本论文通过引入新的过渡金属Nb和表面氧化处理等策略对二维结构的MXene进行结构设计和形貌调控,开发出具有更高比容量和循环寿命的新型MXene材料,金属氧化物/MXene复合结构材料作为锂离子电池负极。本课题通过放电等离子烧结（SPS）,成功合成了前驱体(Ti1-xNbx)3Al C2（x≤0.33）;在x≤0.33时,样品与原始Ti3Al C2MAX相具有相似的XRD衍射特征峰。使用HF酸刻蚀掉Al层后(Ti1-xNbx)C2呈现MXene特有的手风琴状片层结构。研究结果表明,加入Nb元素后,样品的表面化学和结构得到改善,获得了更大的层间距并提高了MXene表面官能团中–O的数量,共同促进了锂离子的运输能力和电解液的浸润能力。Ti、Nb的协同作用,使得Ti2Nb C2Mxene拥有了更好的倍率性能和长循环性能。在1A/g大电流密度下的高倍率循环中,经过4000次的超长循环后,比容量依旧有95.2 mAh g-1,容量仅衰减19%;作为对照的Ti3C2MXene则从初始97.6 mAh g-1衰减到45.1 mAh g-1,容量衰减了52.6%。本课题进一步通过热处理来修饰MXene的表面与层间结构,在真空条件下对样品煅烧。煅烧后的样品表面有凸起状氧化物均匀分布,在片层边缘也有呈现立方体结构的氧化物,这有利于减少MXene片层间的堆叠,增大了片层与电解液的接触面积;Nb掺杂到Ti O2晶体中改善了电导率;同时,真空条件下煅烧可以引入氧空位来改善锂离子的扩散性能;氧化物形成过程中置换出来的C将氧化物和MXene基体材料紧密相连,共同促进了金属氧化物/(Ti1-xNbx)3C2MXene复合材料优异的倍率性能和循环性能。循环后电极片的微观形貌表征证明,样品经过500次循环后依旧牢固的附着在集流体上。通过循环伏安法测试,进一步证明金属氧化物/MXene复合材料良好的电导率和离子扩散速率对提高储锂性能的重要作用。
其他文献
输电网规划作为主网规划,担负着系统正常稳定运行的重担,而电网规模的扩大及电网结构的复杂化会造成线路重载,导致大面积停电事故发生,因此传统的以经济为导向的输电网规划将不再适用,规划中需更多考虑线路负载率均衡分布的问题。潮流熵作为衡量系统变异程度和均衡状态的量值,将其用到输电网规划中为描述负载率均衡提供了研究思路。另外,如何建立描述线路有功潮流整体分布均衡度的相关指标具有重要研究意义。为解决上述问题,
经颅超声刺激是一种利用超声波进行非侵入性的神经调控技术,因其具有高分辨率、高穿透性和方向性好等特点,近年来被广泛应用到神经科学及康复工程等相关领域的研究中。目前,超声刺激对神经系统的调控作用研究已从实验现象分析、神经信号处理等角度展开,神经计算建模则是通过测量数据逆向建模来分析超声刺激所引起的神经电生理活动及作用机理。神经元群模型能够模拟大脑皮层内众多神经元的电生理活动,结合优化算法拟合超声刺激前
互补序列因其理想的自互相关特性在序列设计中受到关注,它被广泛的应用到现代通信系统中。在多载波码分多址系统中,具有良好性能的互补序列不但可以消除系统中的多径干扰、多址干扰,而且能够解决系统中的峰均功率比问题,同时保证了较高的信息传输速率和频谱利用率。本课题以互补序列集的构造为核心,对零相关区互补序列集和组间互补序列集的构造进行了重点研究,为多载波码分多址系统提供了丰富的扩频地址码。首先,提出了一类高
新能源发电已经成为主流发电方式,越来越多的电网公司、风电企业开始关注电压与无功问题对风电场运行的影响。因此,有必要细致研究风电场的无功特性并优化,使风电场实现安全、经济地运行。本文首先介绍了当前国内外关于风力发电的研究现状及其能源背景,建立并分析了双馈风力发电场的数学模型和运行特性,分析了风电场的基本控制。接着,文章重点提出基于一致性交替方向乘子法的风电场最小损耗的分布式无功优化控制方案,将风电场
跳频通信技术因其良好的抗干扰性、抗多址能力,在现代扩频通信中至关重要。通信系统中的抗干扰性由跳频序列集设计来决定,因此跳频序列集的设计对跳频通信系统来说至关重要。跳频序列集在通信过程中除了时移之外还会发生多普勒频移,对于跳频序列集来说时频二维的研究极为重要。在跳频通信系统中,当序列长久停留在一个频率上时,会造成序列间的干扰,进而提出了宽间隔跳频通信。在宽间隔跳频通信系统中,因其序列中相邻两个频率一
近年来,大气污染与能源短缺等问题日益严峻,电动汽车因其环保和节能等优势得到广泛推广和应用。然而电动汽车的发展仍受到一些阻碍,如充电设施不足以及充电设施分布不均匀等。为了更好地促进电动汽车的发展,应首先解决电动汽车充电设施不足与里程焦虑的问题。目前,大力发展充电技术和广泛部署充电设施成为促进电动汽车发展的主要手段。因此,本文针对上述问题,提出了两种不同的充电设施选址规划模型,一是考虑电动汽车充电选择
序列设计作为移动通信系统的一项关键技术,它可为系统提供多址和复用,序列的存在空间、自相关性和互相关性决定了通信系统的容量、抗干扰、数据传输速率等性能。因此本文以互补序列的存在空间和理想相关性能作为目标,将失配序列引入到互补序列设计中,对失配互补序列的构造方法展开研究。首先,提出基于中国剩余定理构造合数长屏蔽失配二元互补序列的方法。将屏蔽序列与失配互补序列相结合,基于中国剩余定理和周期二元互补序列提
无线通信中,通信系统性能的优劣与传输序列的性能密不可分,具有优良相关特性的序列设计有着重要的研究意义和价值。高斯整数序列作为一类特殊的复数序列,可以同时利用相位与幅值进行信息传递,因此具有较高的频谱效率和数据传输率,近年来已引起国内外学者的广泛关注。本文以准同步扩频通信为应用背景,针对多载波码分多址系统中地址码进行了研究,具体涉及高斯整数零相关区（Zero Correlation Zone,ZCZ
由于能源短缺和环境污染等问题,可再生能源逐渐被利用并发展,但因为其出力具有波动性,导致无法被完全消纳,而区域综合能源系统（Regional Integrated energy system,RIES）可通过集中管理各类能源从而有效提高能源消纳率来解决此问题。在RIES碳排放方面,目前大部分研究将碳交易机制引入到RIES中,但针对阶梯型碳交易模型如何设置最合适的阶梯区间长度和价格增长幅度鲜少有人关注
跳频序列在跳频通信系统中扮演着十分重要的角色,跳频序列的性能直接影响到跳频通信系统的质量。本文主要研究了两个方面,首先,为了提高跳频序列的抗截获性能,提出了非等长跳频序列集的概念,对非等长跳频序列集的理论界展开了相关方面的研究;其次,为解决多小区环境下小区间通信系统干扰问题,对多子集低碰撞区跳频序列集的构造方法展开了研究。首先,研究的是非等长跳频序列集的周期汉明相关理论界和低/零碰撞区周期汉明相关