生物质衍生碳基材料在钠离子电池负极中的应用

近年来,随着可再生能源的大规模应用,开发安全可靠的储能设备对于解决可再生能源的间歇性、不稳定性等问题,实现能源的持续性输出具有重要意义。锂离子电池作为重要的储能设备已成功应用于多个领域,然而,锂资源储量有限、分布不均匀且成本较高,难以满足未来的应用需求。钠离子电池再次进入研究人员的视野,钠离子电池的储能机理与锂离子电池相似,钠与锂位于同一主族,除物理化学性质与锂相似之外,在储量和成本上同样具有较大优势。开发高容量、优异倍率性能和长循环寿命的负极材料是钠离子电池实现产业化的关键。以资源丰富、成本低廉且可再生的生物质合成的碳基负极材料得到广泛研究,其优良的储钠性能已得到证实,有望成为最具潜力的新型低成本高性能钠离子电池负极材料。本文首先介绍了生物质衍生碳基材料主要来源于植物器官、秸秆和废弃生物质,其次阐述了热解法、化学活化法和模板法等制备生物质衍生碳基负极材料的方法,探讨了不同结构的生物质衍生碳基材料的储钠性能,分析了生物质衍生碳基材料的储钠机制,并展望了生物质衍生碳基负极材料未来的研究方向。     

Bi-Te基热电材料的能带结构计算

采用基于密度泛函理论的自洽赝势方法，计算了Bi—Te基热电材料不同化学配比下的电子结构。介绍了Bi2Te3材料的能带以及态密度，并计算了不同配比材料的载流子有效质量。计算结果显示：随着碲含量的增加，Bi—Te基热电材料从N型半导体向P型转变，在导电性质确定的情况下，塞贝克系数随着碲含量的增加而升高。     

钛铌氧化物用于锂离子电池负极的研究进展

钛铌氧化物(TNO)负极材料因其具有较高的比容量、安全的嵌锂电位、快速嵌锂通道和稳定的嵌锂结构已成为当前高功率、长寿命锂离子动力电池负极首选材料之一.然而,其较低的电子电导率限制了TNO负极材料高倍率性能的发挥.本文通过对近期相关研究的探讨,综述了TNO的结构特点、制备方法及改性策略,着重讨论了几种不同Ti/Nb比例材料的晶体结构及其氧化还原与插层赝电容的协同嵌锂机制,阐明其快速导锂机理;同时介绍了固相反应法、溶胶凝胶法、静电纺丝法、模板法和溶剂热法等几种TNO材料先进制备工艺及各自优势;重点分析了元素掺杂、缺陷设计以及与导电材料复合等改性方案对TNO电子传导特性的影响和对电化学性能的改善效果.最后,本文还对TNO作为负极材料在锂离子全电池和混合锂离子电容器两种储能体系中的研究现状、存在问题及应用前景进行了分析和阐述.综合分析表明,在TNO的改性方案中,元素掺杂和缺陷设计可以改变TNO的电子结构,导电材料复合结构设计可为其构建多维电子通路,而多种改性方案的迭代可明显提高TNO材料的倍率性能和循环稳定性,有望使其在高功率储能器件中获得良好应用.     

Li修饰的SiB纳米材料储氢性能的第一性原理研究

为了寻找理想的储氢媒介,基于密度泛函理论,研究了Li修饰的SiB纳米材料的储氢性能.SiB的2×2×1超晶胞表面最多可容纳8个Li原子,其平均结合能为3.75 eV·Li-1.以8Li修饰的SiB结构为基础,最多吸附了32个H2分子.此时储氢质量分数达到最大,为8.69％,平均吸附能为0.21 eV·H2-1.结果表明...     

锂离子电池Al2O3-SiO/C负极材料的制备和电化学性能CSCD

本文首先以SiO、沥青为原料,制备了SiO/C复合材料.然后以SiO/C复合材料,硝酸铝,氨水,尿素为原料,利用水浴加热和高温热处理的方法,制备出了Al2O3-SiO/C复合材料.采用激光粒度分析、比表面积测试仪、XRD、SEM对样品进行了物相结构分析和微现形貌的表征测试.电化学测试表明:加入尿素的A12O3-SiO/C复合材料具有最佳电化学性能,首次效率高达74.81％,充电比容量为1436.4mA·h/g,表现了优异的电化学性能.     

钴铝双金属氧化物的制备及其储锂性能的研究

以水滑石为前驱体,采用微波辅助合成法,制备复合水滑石前驱体材料（CoAl-LDHs）,该前驱体是由超薄纳米片组成。经焙烧处理后,得到多孔纳米花球状Co₃O₄/Al₂O₃复合材料。研究结果表明,电极在0.2 A/g的电流密度下,经过100次循环之后仍能表现较好的稳定性且倍率性能良好,在为光伏电站配置锂离子电池储能系统的材料选择上提供可能。     

基于天然纤维素物质的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)微-纳结构复合纤维材料构筑及其电化学性能北大核心CSCD

锂离子电池作为目前常见的储能器件,具有能量密度高、功率密度大、价格低廉、绿色环保等特点,已经得到广泛应用。目前发展非石墨基负极材料以提升电池性能的需求日益迫切,钼酸铜由于理论比容量高、还原电位低,是一种极具潜力的负极材料。本研究工作以天然棉花纤维为结构支架和碳源构建了一种具有微-纳结构的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)复合纤维材料,解决了钼酸铜作为电极材料时导电性差和易粉碎的问题,表现出优异的电化学性能。首先对棉花纤维进行酸碱预处理提高其比表面积;然后通过溶胶-凝胶法在纤维表面沉积超薄二氧化钛层;再利用层层自组装(LbL)技术沉积钼酸铜层;最后在氩气氛围中于500℃煅烧6h得到微-纳结构的C/TiO_(2)/CuMoO_(4)复合纤维材料。当用作电极材料时,在100mA/g的电流密度下,钼酸铜质量分数为22.8%的复合材料首圈放/充电比容量分别为1212mAh/g和675mAh/g,库仑效率为55.7%,经过200圈循环后,其比容量为403mAh/g,保持率为59.7%,具有良好的循环性能和倍率性能。这种微-纳结构提高了复合材料的导电性和稳定性,从而增强了其电化学性能。     

石墨烯包封Na3V2(PO4)3用作钠离子电池负极材料的电化学性能探究

具有三维网络结构的NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃材料,由于其稳定的电压平台,较高的理论容量(117 mA·h/g),被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池负极材料。采用溶剂热和进一步热处理的方式,获得石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃的复合材料[Na₃V₂(PO₄)₃/G],有效提高了Na₃V₂(PO₄)₃的电子导电性。在0.01～3.00 V电压区间,0.2 C倍率进行测试时,Na₃V₂(PO₄)₃/G复合材料在230圈循环后,其放电比容量保持在100.9 mA·h/g,容量保持率高达68.4%,即使在5 C倍率,其放电比容量仍可达65.2 mA...     

基于分液冷凝组分调控的非共沸ORC性能研究

低温余热广泛存在于地热和工业领域,开发和利用低温余热,有利于节能减排和保护环境.有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)是一种热电转换技术,能够有效地回收工业余热和开发地热能.当前ORC余热回收存在着效率不高、热-经济性低、变工况运行性能不理想等问题.基于ORC面临的问题,研究一种基于气液分离...     

电极材料储锂行为及其机制的原位透射电镜研究进展

锂离子在体相电极材料中的输运、反应、储存所引发的电子和晶体结构、微观形貌、化学组成、物理性质的动态演变与锂离子电池的电化学性能息息相关.从纳米甚至原子尺度上阐明电极在电化学过程中的微观结构、形貌、物相和化学成分的动态演化行为,对理解电极材料基本物理化学特性及其动态演化与电池宏观电化学性能间的构效关系至关重要;这需要借助...     

基于模糊层次分析法和LSTM-注意力机制的电网运行态势感知评估模型

随着特高压交直流快速发展、能源结构调整不断深化和电力市场化改革向纵深推进,电网运行态势的感知越来越困难。文章提出了基于模糊层次分析法和LSTM-注意力机制的电网运行态势感知评估模型。首先建立电网运行态势评估基本框架;然后构建电网运行态势评价体系,利用模糊层次分析法评估当前运行状态;最后基于LSTM-注意力机制,通过样本数据训练学习,完成对电网安全态势的预测。仿真算例验证了该模型的有效性和准确性。