本文主要研究内容
作者赵佳伟（2019）在《高性能磷基钾离子电池负极材料（SnP@C，Se3P4@C，GeP3@C）的制备与性能研究》一文中研究指出：近几年来,新能源的发展蓬勃迈进,锂离子电池由于其具有高的能量密度得到了广泛应用,然而,锂离子电池的大量商业化应用面临着锂资源储量有限、分布不均的问题。钾离子二次可充电电池与锂离子二次可充电电池具有类似的性质,且钾资源储量相对丰富且分布广泛,因此钾离子电池具有成为高能量密度和高电压的低成本二次电池的潜力。然而,锂离子电池的常规负极材料,如石墨、硅等,电化学储钾能力较弱,因此需要研究匹配钾离子电池体系的负极材料。磷/碳复合材料和金属磷化由于理论容量高,且能够缓解磷单质导电性差和体积膨胀等问题,受到广泛关注。碳材料增加了复合电极材料的导电性能,改善了循环稳定性。然而磷/碳复合材料面临一大挑战,即如何高效的将磷“束缚”在碳材料内部。金属磷化物具有更低的氧化还原电势,因而能提供更高的比容量和更佳的循环稳定性。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）本论文首次通过水热法及高温还原获得碳基底支撑的Sn,高温下与红磷发生化学反应得到三方结构的亚稳态SnP,打破了在高温高压等苛刻条件下合成SnP的限制。利用第一性原理计算与实验相结合,探讨了SnP的制备机理。通过电化学性能测试,SnP@C复合材料电极在100 mA·g-1的电流密度下经过100次循环后,比容量保持355.0mAh·g-1,容量保持率为77.94%。SnP@C电极在1000 mA·g-1的电流密度下,在200次循环后保持比容量为215.94 mAh·g-1,容量保持率为87.8%,SnP@C复合材料负极展示出优异的电化学性能。（2）利用硒的熔点较低的特点,以商业化碳材料K.J.black为吸附材料,制备Se@C复合材料,再借助Se为活性反应位点,即锚点,诱导红磷蒸汽进入到介孔碳的微小管道内部,与Se反应生成得到Se3P4化合物。通过非原位XRD检测研究了Se3P4@C的嵌钾脱钾机理。通过电化学性能测试,Se3P4含量为42.9%时,其在200 mA·g-1电流密度下,电池能够获得454.03 mAh·g-1的高容量,且充放电循环100次后,容量保持率达到86.27%。在电流密度为1000 mA·g-1时,充放电循环300次后,依旧能够保留200.40mAh·g-1的容量,容量保持率可以高达78.89%,平均每次充放电循环衰减0.0703%,Se3P4@C复合材料负极展示出优异的电化学性能。（3）本论文通过机械球磨法制备得到了GeP3@C复合材料,并对其用于钾离子电池负极的电化学性能进行了测试。GeP3相较于P与Ge单独应用,性能得到了改善,但仍旧存在容量衰减较快的问题。与碳材料复合可以明显改善其电化学性能,GeP3@C复合材料在60 mA·g-1的电流密度下,作为钾离子电池负极循环50圈后仍具有239.38mAh·g-1的容量。通过对三种磷基复合材料的电化学性能测试的对比分析表明,磷与其他活性组分化合可以有效改善电极材料的电化学性能,是一种合适的策略。形成化合物后相互锚定可以一定程度缓解材料的体积变化造成的破坏,同时与碳材料复合能够获得碳材料很好的保护作用和导电助力,显著增强了电极材料的循环稳定性和倍率性能。其中SnP@C与Se3P4@C复合材料表现出更优异的电化学性能,GeP3@C复合材料的容量衰减依然明显。
Abstract
jin ji nian lai ,xin neng yuan de fa zhan peng bo mai jin ,li li zi dian chi you yu ji ju you gao de neng liang mi du de dao le an fan ying yong ,ran er ,li li zi dian chi de da liang shang ye hua ying yong mian lin zhao li zi yuan chu liang you xian 、fen bu bu jun de wen ti 。jia li zi er ci ke chong dian dian chi yu li li zi er ci ke chong dian dian chi ju you lei shi de xing zhi ,ju jia zi yuan chu liang xiang dui feng fu ju fen bu an fan ,yin ci jia li zi dian chi ju you cheng wei gao neng liang mi du he gao dian ya de di cheng ben er ci dian chi de qian li 。ran er ,li li zi dian chi de chang gui fu ji cai liao ,ru dan mo 、gui deng ,dian hua xue chu jia neng li jiao ruo ,yin ci xu yao yan jiu pi pei jia li zi dian chi ti ji de fu ji cai liao 。lin /tan fu ge cai liao he jin shu lin hua you yu li lun rong liang gao ,ju neng gou huan jie lin chan zhi dao dian xing cha he ti ji peng zhang deng wen ti ,shou dao an fan guan zhu 。tan cai liao zeng jia le fu ge dian ji cai liao de dao dian xing neng ,gai shan le xun huan wen ding xing 。ran er lin /tan fu ge cai liao mian lin yi da tiao zhan ,ji ru he gao xiao de jiang lin “shu fu ”zai tan cai liao nei bu 。jin shu lin hua wu ju you geng di de yang hua hai yuan dian shi ,yin er neng di gong geng gao de bi rong liang he geng jia de xun huan wen ding xing 。ben lun wen de zhu yao yan jiu nei rong bao gua yi xia ji ge fang mian :（1）ben lun wen shou ci tong guo shui re fa ji gao wen hai yuan huo de tan ji de zhi cheng de Sn,gao wen xia yu gong lin fa sheng hua xue fan ying de dao san fang jie gou de ya wen tai SnP,da po le zai gao wen gao ya deng ke ke tiao jian xia ge cheng SnPde xian zhi 。li yong di yi xing yuan li ji suan yu shi yan xiang jie ge ,tan tao le SnPde zhi bei ji li 。tong guo dian hua xue xing neng ce shi ,SnP@Cfu ge cai liao dian ji zai 100 mA·g-1de dian liu mi du xia jing guo 100ci xun huan hou ,bi rong liang bao chi 355.0mAh·g-1,rong liang bao chi lv wei 77.94%。SnP@Cdian ji zai 1000 mA·g-1de dian liu mi du xia ,zai 200ci xun huan hou bao chi bi rong liang wei 215.94 mAh·g-1,rong liang bao chi lv wei 87.8%,SnP@Cfu ge cai liao fu ji zhan shi chu you yi de dian hua xue xing neng 。（2）li yong xi de rong dian jiao di de te dian ,yi shang ye hua tan cai liao K.J.blackwei xi fu cai liao ,zhi bei Se@Cfu ge cai liao ,zai jie zhu Sewei huo xing fan ying wei dian ,ji mao dian ,you dao gong lin zheng qi jin ru dao jie kong tan de wei xiao guan dao nei bu ,yu Sefan ying sheng cheng de dao Se3P4hua ge wu 。tong guo fei yuan wei XRDjian ce yan jiu le Se3P4@Cde qian jia tuo jia ji li 。tong guo dian hua xue xing neng ce shi ,Se3P4han liang wei 42.9%shi ,ji zai 200 mA·g-1dian liu mi du xia ,dian chi neng gou huo de 454.03 mAh·g-1de gao rong liang ,ju chong fang dian xun huan 100ci hou ,rong liang bao chi lv da dao 86.27%。zai dian liu mi du wei 1000 mA·g-1shi ,chong fang dian xun huan 300ci hou ,yi jiu neng gou bao liu 200.40mAh·g-1de rong liang ,rong liang bao chi lv ke yi gao da 78.89%,ping jun mei ci chong fang dian xun huan cui jian 0.0703%,Se3P4@Cfu ge cai liao fu ji zhan shi chu you yi de dian hua xue xing neng 。（3）ben lun wen tong guo ji xie qiu mo fa zhi bei de dao le GeP3@Cfu ge cai liao ,bing dui ji yong yu jia li zi dian chi fu ji de dian hua xue xing neng jin hang le ce shi 。GeP3xiang jiao yu Pyu Gechan du ying yong ,xing neng de dao le gai shan ,dan reng jiu cun zai rong liang cui jian jiao kuai de wen ti 。yu tan cai liao fu ge ke yi ming xian gai shan ji dian hua xue xing neng ,GeP3@Cfu ge cai liao zai 60 mA·g-1de dian liu mi du xia ,zuo wei jia li zi dian chi fu ji xun huan 50juan hou reng ju you 239.38mAh·g-1de rong liang 。tong guo dui san chong lin ji fu ge cai liao de dian hua xue xing neng ce shi de dui bi fen xi biao ming ,lin yu ji ta huo xing zu fen hua ge ke yi you xiao gai shan dian ji cai liao de dian hua xue xing neng ,shi yi chong ge kuo de ce lve 。xing cheng hua ge wu hou xiang hu mao ding ke yi yi ding cheng du huan jie cai liao de ti ji bian hua zao cheng de po huai ,tong shi yu tan cai liao fu ge neng gou huo de tan cai liao hen hao de bao hu zuo yong he dao dian zhu li ,xian zhe zeng jiang le dian ji cai liao de xun huan wen ding xing he bei lv xing neng 。ji zhong SnP@Cyu Se3P4@Cfu ge cai liao biao xian chu geng you yi de dian hua xue xing neng ,GeP3@Cfu ge cai liao de rong liang cui jian yi ran ming xian 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自长安大学的赵佳伟，发表于刊物长安大学2019-11-04论文，是一篇关于钾离子电池论文,磷基负极论文,循环稳定性论文,长安大学2019-11-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自长安大学2019-11-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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