【摘 要】
：
锂离子电池（LIBs）因其环保、高输出电压、大容量、长循环寿命和无记忆效应等特点,是各种便携式设备的优秀电源。最近,过渡金属氧化物如Ti O2、Mn O2和V2O5等具有微观和纳米结构的材料已被研究为锂离子电池电极的潜在候选材料。在这些材料中,V2O5具有典型的二维层状晶体结构,提高了锂离子的存储能力,理论比容量高达420m Ah/g。但V2O5也存在比表面积小、电导率低、充电过程中易发生相变、结
论文部分内容阅读
锂离子电池（LIBs）因其环保、高输出电压、大容量、长循环寿命和无记忆效应等特点,是各种便携式设备的优秀电源。最近,过渡金属氧化物如Ti O2、Mn O2和V2O5等具有微观和纳米结构的材料已被研究为锂离子电池电极的潜在候选材料。在这些材料中,V2O5具有典型的二维层状晶体结构,提高了锂离子的存储能力,理论比容量高达420m Ah/g。但V2O5也存在比表面积小、电导率低、充电过程中易发生相变、结构稳定性差、性能恶化严重、速率能力差等问题,严重限制了其在锂离子电池中的应用。研究表明,V2O5材料在进行掺杂改性后,其电导率得到了明显的提升,V2O5材料中的Li+扩散系数得到明显提高,从而改善V2O5的电化学性能。因此,在本研究中,我们以V2O5薄膜作为研究对象,通过掺杂Ag、Cu和Ag-Cu共掺杂来进行表面的改性,使其电化学性能提升。本文采用溶胶-凝胶法与电沉积法相结合成功地制备了不同Ag掺杂量的V2O5薄膜电极,对比了这些材料与掺杂之前的电化学性能,结果表明,适量的Ag离子掺杂可以促进V2O5薄膜表面纳米颗粒状结构的形成,可以有效增加V2O5薄膜电极的比表面积,提高锂离子电池中锂离子的传输能力。在电化学测试中,1 wt.%的Ag掺杂V2O5薄膜电极表现出优异的性能,其比放电容量达到292 m Ah/g,是理论比容量（420 m Ah/g）的69.5%。为了研究进一步改善V2O5薄膜电化学性能的方法,采用分析纯的V2O5粉末和硝酸铜粉末,制备出了一种高效的Cu掺杂的V2O5薄膜,通过对形貌结构和电化学性能的分析,当Cu掺杂的质量分数为1 wt.%时,薄膜表面形成纳米网状结构,纳米网状结构的高比表面积为薄膜电极与电解液的接触提供了有利条件,缩短了锂离子在V2O5薄膜电极中的扩散路径,增加了锂离子脱/嵌通道,可以显著地使V2O5薄膜电极的嵌锂比容量得到增大,并且可以改善薄膜电极的循环稳定性。此外,在此基础上希望通过Ag和Cu共掺杂的方式,进一步提高V2O5薄膜的结构稳定性和电化学性能,改善原有的性能上的不足。多组分材料可以汲取多元素的优点,表现出优异的电化学性能,一系列的表征手段和性能分析表明,适当比例的Ag离子和Cu离子共掺杂可以促进三维纳米花结构的形成,有效地增加了V2O5薄膜电极的比表面积,从而增加薄膜电极与电解液的接触机会,使锂离子在V2O5薄膜中更高效地传输。XRD结果表明,Ag+和Cu2+掺杂并没有影响材料的晶相结构。Ag、Cu掺杂比为1:1的V2O5薄膜电极Rct最小,且扩散系数最大,对于锂离子的传输起到了良好的作用。
其他文献
面对全球性的能源短缺和环境污染问题,燃料多元化逐渐成为柴油机的发展方向。以甲醇/柴油为基础的反应性控制压缩燃烧（RCCI,Reactivity Controlled Compression Ignition）技术是一种能够同时降低氮氧化物与碳烟颗粒排放的高效、清洁新型燃烧技术。为实现该燃烧技术,对RCCI发动机系统中的关键集成控制器电子控制单元（ECU,Electronic Control Uni
甲醇/柴油反应活性控制压燃（Reactivity Controlled Compression Ignition,RCCI）燃烧技术通过进气道喷入低活性、易挥发的甲醇燃料,缸内直喷柴油引燃均质的甲醇空气混合气燃烧。利用柴油易着火以及甲醇燃烧速率快、抗爆性好的特点,协调控制两种燃料比例,实现可控的高效、清洁燃烧。研究表明,甲醇/柴油RCCI燃烧策略能够降低氮氧化物（Nitrogen Oxides,N
生物质作为可再生替代能源,已成为继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源。通过燃烧,气化和热解等方法,生物质可转化为生物燃料,气体和化学物质。在这些途径中,气化因其高效率、低污染等原因已被视为最有效的生物质转化技术之一。本文在欧拉-拉格朗日理论框架下,采用适用于气固两相反应流动的多相流体质点网格法（Multiphase Particle-In-Cell,MP-PIC）方法,并耦合了热解模型、焦炭转化模
医院在社会中承担着为人民提供医疗服务的重任,而医院的医疗服务质量将对人民身体健康造成深刻影响。目前,公立医院仍是我国医疗服务体系的主体,公立医院只有不断提高自身医疗服务质量,才能更好的满足人民对医疗的需求。对医疗服务质量进行科学有效的管理,提升医疗品质,有助于缓解医患关系,维护社会和谐。管理学大师彼得德鲁克曾经说过“你如果无法度量它,就无法管理它”。行之有效的管理,离不开科学合理的衡量方式。科学合
生物质作为极具发展潜力的可再生能源,完美的契合了我国“碳中和”的发展理念。鼓泡流化床具有原料适用性广,传热强度大,气固相间接触效率高等特点,在生物质气化领域具有广泛的应用,因此受到了工业界和学术界的重点关注。但反应器内气固流动同热态气化反应的高度耦合给传统实验研究带来了巨大的挑战,数值模拟手段凭借着强大的计算能力成为了解决方案。本文通过数值模拟方法,对鼓泡流化床中生物质气化及气固流动细节开展了相关
连杆是内燃机中关键的传动件之一,它将活塞和曲轴连接起来,在工作过程中,连杆处于一个复杂的应力状态,因此具有较高的尺寸精度、形状精度及位置精度。而气动量仪具有无接触、效率高、速度快等优点,在精密测量领域得到了广泛应用。然而现有浮标式气动量仪在测量使用过程中会发生测量数值不稳定、测头磨损等现象,从而导致被测工件的实际尺寸和形位公差不准确。本文对气动量仪测头流场和浮标显示玻璃管内流场进行分析,并提出一种
随着当今社会和经济的高速发展,人们对于能源的需求也越来越大,但是对化石能源的过度开采不仅会导致资源匮乏同时对于环境也会有一定的破坏,所以减少化石燃料的使用和探索开发可持续再生能源对于社会的发展具有重大的意义。氢质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其高功率密度,快速启动、较低的工作温度和环境友好等优点而受到广泛关注。然而,其阴极氧还原反应（ORR）是一个缓慢的动力学过程,需要催化剂来加速这一反应。到目
超级电容器是一种新型的储能器件,具有充放电速度快、功率密度高、循环寿命长、工作温限宽等众多优点,它在新能源汽车、太阳能系统、可穿戴器件等领域被广泛研究与应用。对于超级电容器来说,电极是影响其电化学储能性能的关键元件,因此获取拥有优良电化学储能性能的电极材料是相关科研人员的主要方向。α-Co（OH）2作为一种非本征赝电容材料,拥有较高的理论比电容、良好的导电性、类滑石层状结构以及丰富的自然资源,被人
随着社会和科学技术的不断发展,人们对生活和居住环境的要求越来越高,导致了建筑能耗迅速增长。同时建筑能耗的不断提高,对传统能源的使用和全球气候变暖等问题提出了严峻的考验。其中家庭及工业供暖占据了建筑能耗的较大比重。为解决家庭供暖供热需求,太阳能等新能源以其良好的环境友好性一直受到人们的关注和青睐。太阳能因其总量大、分布广、易获取及无污染等优点已经被人们广泛地开发和利用。将太阳能利用技术与现代建筑相结