一、山东大学化学化工研究所二次锂离子电池正极材料钴酸锂的研制通过省级鉴定(论文文献综述)
田园[1](2021)在《MXene基高能量密度二次电池材料的制备与性能研究》文中提出随着全球范围内环境和能源问题日益严峻,大力发展高能量密度、高安全、长寿命和低成本的多种二次电池对人类社会的发展至关重要。电极材料作为电池的重要组成部分之一,对电池的性能有重要影响,制备高能量密度和高安全的电极材料是未来二次电池发展的主要方向之一。但是,高能量密度电极材料在实际应用中存在着一些关键问题:(1)循环过程中大的体积变化导致活性物质的破碎粉化和电极结构的破坏,还导致固态电解质界面膜的不断破坏和重组,持续消耗电解液,导致容量的加速衰减、内阻增大和库伦效率降低,最终导致电化学性能失效;(2)电极材料低的本征电导率会导致差的倍率性能;(3)对于部分金属负极(锂、锌等)而言,不可控的枝晶生长严重影响电化学性能,并且可能会带来严重的安全隐患。为了解决这些问题,本文采用电沉积法、热处理法、真空抽滤等技术,设计并制备了一系列基于MXenes的高性能电极材料。1.为解决硅负极体积膨胀大和电子导电率低的问题,引入高导电且柔性Ti3C2TxMXene,采用真空抽滤法制备了柔性自支撑Ti3C2Tx MXene@Si电极,其作为锂离子电池负极时,在1000 mA g-1的电流密度下循环200周后保持1672 mAh·g-1的比容量,表现出比商业硅负极显着改善的储锂性能。性能提升机制的研究表明,该电极结构可以有效防止纳米硅的团聚和MXene的堆叠,增大与电解液的接触面积,改善电极的整体导电性,加速反应动力学,缓冲硅在循环过程中的体积膨胀,稳定固态电解质界面(SEI)膜。提供了一种有效改善硅负极的策略。2.研究了金属锑、铋和锡在Ti3C2Tx MXene自支撑膜上的电沉积行为,制备了不同形貌的MXene@金属复合材料,提供了一种制备柔性自支撑金属电极的新策略。MXene@锑膜作为钾离子电池负极材料,可以有效的缓解脱/嵌钾过程中锑的体积变化,加快离子/电子传输,在50mA g-1的电流密度下实现了 516.8mAh g-1的比容量,在500 mA g-1的倍率下实现了 270 mAh g-1的容量,表现出良好的储钾性能。3.研究了金属锌在自支撑Ti3C2Tx MXene膜上的电沉积行为,锌在Ti3C2Tx MXene膜沉积形貌演变表明,Ti3C2Tx MXene膜可缓冲沉积过程中体积膨胀和降低局部电流密度,诱导均匀的锌沉积,电化学性能研究表明其可实现高的电镀/剥离可逆性、稳定的循环性能和低的过电势。进一步地,采用电沉积法制备了柔性自支撑的三维MXene@Zn电极,该电极可以稳定的工作在水系锌金属电池和非水系锂金属电池中,MXene@Zn作为锂金属电池的集流体时,电化学性能和反应后形貌变化表明,得益于MXene@Zn电极的三维层状结构和亲锂晶核,其可缓冲沉积过程中体积膨胀和降低沉积时的局部电流密度,诱导均匀的锂沉积形貌,实现可逆的电镀/剥离、稳定的循环性能和低的过电势。为二次电池中金属锌/锂枝晶生长提供了一种通用的材料和有效的策略。4.采用热处理法研究了 V2CTx MXene在空气气氛中的热稳定性行为,系统探究了 V2CTx MXene在不同加热温度和升温速率下的微观结构和形貌演变,揭示了热处理条件对样品的结晶度、微观结构和电化学性能的影响,制备了形貌可控的纳米多孔二维V2O5阵列,研究了其在凝胶锌离子电池和钾离子电池中的电化学性能及存储机制。当V2O5(V2CTx-350-0.1)用于凝胶锌离子电池的正极时,实现了优异的储锌性能,在0.2Ag-1循环400周后容量仍达358.7mAh g-1,在8 A g-1高倍率下实现了 250.4 mAh g-1的容量,在2 Ag-1循环3500周后容量仍稳定在279 mAhg-1,动力学定量分析揭示了 V2O5的储锌改善机制。这项工作拓宽了MXene在能源存储中的应用,提供了一种制备V2O5材料的新途径,为高性能可充电电池正极结构设计提供了启示。5.采用热处理法研究了 Ti3C2Tx MXene在CO2气氛中的热稳定性行为,研究了合成条件对产物微观结构和形貌的影响,制备了三维自支撑C/TiO2膜,研究了金属锂在C/TiO2膜上的生长行为。C/TiO2膜直接作为锂金属负极集流体时,在二氧化钛亲锂晶核和导电碳纸的三维结构的共同作用下,诱导了均匀的锂沉积,有效抑制了锂枝晶的生长。为设计无枝晶的锂金属电池和高效利用CO2气体提供了一种有效的策略,拓宽了 MXenes在能源存储中的应用。
杨瑞明[2](2021)在《富锂锰基层状正极材料Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2的可控制备与调控机理研究》文中研究指明开发成本低、能量密度高和循环稳定性好的锂离子电池已成为人们关注的焦点。富锂正极材料具有大的比容量(≥250 m Ah g-1)、高的放电电压(3.8 V)和宽的充放电电压范围(2~4.6 V)等优点,其理论能量密度高达900 Wh/kg,是未来动力电池的理想正极材料之一。然而,这种材料还存在首次库伦效率低、长循环过程中电压和容量衰减、倍率性能差以及成本较高等缺陷。针对这一问题,本文基于“高锰”、“低钴”的设计理念,采用密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2等一系列正极材料的晶体结构、力学稳定性、热力学特性和电子结构,以及O空位和Mg掺杂改性正极材料循环稳定性的协同作用机理。在此基础上,通过实验合成的方式进一步探讨了Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2材料前驱体的反应机理,以及制备工艺(烧结温度、烧结时间和升温速率)对产物结构、形貌和电化学性能的影响机制。此外,还通过氧化物Mg O和磷酸盐Al PO4表面改性的方式,改善了富锂锰基层状正极材料存在的首次放电容量损失大、循环性能差和倍率低等问题。获得了以下研究结论:(1)采用Materials Studio软件中的CASTEP模块和VASP程序计算了Li Mn O2,Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2,Li7/6Ni1/3Co1/6Mn1/3O2,Li7/6Ni1/3Co1/3 Mn1/6O2,Li7/6Ni1/6Co1/3Mn1/3O2,Li7/6Ni1/6Co1/6Mn1/2O2体系的晶体结构和结合能,发现Li7/6Ni1/6Co1/6Mn1/2O2体系能量为-2.04 e V,具有放电容量高、结构稳定和全安性好等优点,但是电子电导率较Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2逊色。(2)针对Li7/6Ni1/6Co1/6Mn1/2O2材料的导电性能不足的问题,从理论上提出了O空位和Mg O包覆协同改性的策略,发现具有氧空位材料的带隙Eg为0.24 e V,而Mg O包覆后的材料已呈现良好的金属性,并且氧空位降低了Mg原子的扩散势垒,共同稳定了晶格结构,改善了其综合使用性能,为进一步提升材料导电性能提供了理论依据。(3)基于富锂锰基正极材料热力学计算与设计,探讨了前驱体的沉淀机理和结晶过程,发现p H=8.0时3种金属离子在溶液中的浓度都趋于最低,各离子在溶液中的损失最小,可得到预期的均相前驱体。与此同时,还发现以碳酸钠为沉淀剂,浓度0.3 mol L-1的氨水为络合剂,搅拌转速为600 r/min,反应温度为55℃,反应时间为8 h时,可获得形貌良好、振实密度高、分散性优异的球型Ni0.1875Co0.125Mn0.6875CO3前驱体。(4)阐明了烧结参数对Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2晶体生长的影响规律,发现最佳预烧温度为550°C,预烧时间为5 h,升温速率为20℃/min,煅烧温度为850℃,且煅烧时间为14 h。此外,还考察了升温速率对晶粒形貌的调控规律,即升温速率过快,烧结早期的致密化过程反应的速率过大,溶质的气孔提前被封闭,气体失去了气孔逸出的通道,不能完全从晶体中排出,部分滞留在晶粒内部,导致材料结晶性变差,劣化了产物的综合使用性能。(5)研究了氢气退火和Mg O协同改性以及磷酸盐Al PO4表面改性,并进一步明确了不同Mg O和Al PO4包覆量对Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2材料晶体结构、组织形貌和电化学性能的影响规律。以及氧空位改善材料导电性能、晶体结构稳定性和安全性的作用机制,为这一材料的工业化应用提供了技术借鉴。
孙玉[3](2020)在《离子液体作为锂离子电池电解质的性能研究》文中研究表明离子液体具有电导率高、熔点低、电化学窗口宽、几乎不挥发、不燃烧、热稳定性高等优点,在电池电解质领域展现了良好的应用前景。在本论文,合成了 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)和1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐(EMIMDCA),制备了基于这两种离子液体的电解液和聚合物电解质,研究了它们用作锂离子电池电解质的性能。采用两步法合成了 BMIMPF6和EMIMDCA离子液体,它们熔点低、液态范围宽、粘度较低,其中EMIMDCA在25℃下的粘度为21cP;它们在常温下的电导率分别为2.34×10-3S/cm和23.3×10-3S/cm,电导率随温度的变化符合Arrhenius方程;它们的电化学窗口分别为4.4V和3.3V,电化学稳定性高。这两种离子液体是潜在的优良电解质材料。制备了 LiClO4+BMIMPF6和LiClO4+EMIMDCA电解液,锂盐的加入在一定程度上增加了电解液粘度、降低了电导率,但在所考察锂盐浓度范围内,电导率均在10-3S/cm的数量级。选择锂盐浓度为0.8mol/L的电解液组装成Li/LiCoO2电池进行测试,发现电解液与正极材料相容性较好,充放电循环20次后仍能保持较高的电池容量。然后,选择N,N-二甲基甲酰胺为溶剂和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基体,采用溶液浇铸法对LiClO4+BMIMPF6和LiClO4+EMIMDCA电解液进行了固态化,制备了白色、半透明的自支撑膜状固态电解质。制得的这两种固态电解质不可燃,膜表面有微孔结构,抗弯折、抗拉伸,机械性能好。离子液体含量对固态电解质的电化学性能有重要的影响,离子液体的引入降低了聚合物基体的结晶度,增大了无定形区域,提高了固态电解质的电导率,例如,GPE-5固态电解质(EMIMDCA:LiClO4:PVDF-HFP=6:1:3,质量比)的电导率为0.184×10-3S/cm,但是过量的离子液体会降低膜的力学性能。最后优选出GPE-2(BMIMPF6:LiClO4:PVDF-HFP=6:1:3,质量比)和 GPE-5 这两个固态电解质,组装成 Li/LiCoO2 电池,发现电解质与正极材料相容性较好,充放电循环20次后仍能保持较高的电池容量。本论文中制备的基于离子液体的电解液或固态电解质为推动离子液体在锂离子电池电解质中的应用建立了一定的实验和理论基础。
于坤祥[4](2020)在《新型金属离子配体Si/C负极材料的制备及电化学性能研究》文中进行了进一步梳理锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低及环境友好性等优点,广泛地应用于移动电子设备、电动车辆和各种储能系统中。然而,目前商业化的LIBs负极材料主要以石墨为主,其理论比容量仅为372 mAh g-1,远远不能满足未来市场对高能量密度的需求。因此,开发高能量密度的新型负极材料来取代石墨,对于LIBs的进一步发展具有十分重要的意义。硅(Si)因具备极高的理论容量(约为4200 mAh g-1)、合适的电极电位(<0.5V,vs.Li/Li+)以及储量丰富等优点,有望取代石墨成为新一代锂离子电池负极材料。然而,Si作为负极材料也存在明显的缺点:一方面,脱嵌锂过程中会发生巨大的体积变化(>300%),导致表面连续形成不稳定的固体电解质界面层(SEI),造成巨大的不可逆容量损失,并且多次循环后,颗粒会剧烈粉碎脱离集流体而失去电接触;另一方面,Si自身较低的电导率,不利于脱嵌锂过程的快速进行,极大地阻碍了硅基负极材料的实际应用。针对以上问题,研究者进行了各种方法的尝试,发现硅碳复合能有效的缓解硅的体积膨胀,提高材料整体导电性,增加LIBs的循环寿命。但是单纯的碳包覆无法保持LIBs在大电流密度下的长期循环稳定性,因此合理设计Si/C纳米结构对于电极的完整性和锂离子与电子在电极/电解质界面之间以及活性材料内的快速转移也至关重要。本文创新性的以金属离子为配体实现了对Si/C纳米结构的合理设计,成功制备出具有高导电稳定基底的分层花状结构和高库伦效率的导电网络球形结构,并进一步探究了不同金属离子高配位结合的反应机理。具体的研究内容如下:1.三维分层Si@NiO@Ni/C复合材料的制备及电化学性能研究利用设计的L-赖氨酸反应体系,在Si纳米颗粒表面原位生长出层状的Ni(OH)2,成功制备具有高导电稳定基底的分层花状Si@NiO@Ni/C(700-PDA)结构。此外,探究了 L-赖氨酸反应体系中Si纳米颗粒与Ni2+离子结合的反应机理,以及对Si@NiO,Si@NiO@Ni/C(700-glucose)和 Si@NiO@Ni/C(700-PDA)电极进行电化学性能比较。研究结果表明,Si@NiO@Ni/C(700-PDA)电极在0.5 A g-1下的初始充电/放电容量可高达1758.9/1045.3 mAh g-1,初始库仑效率(ICE)为59.4%,循环300圈后能显示出1265.5 mAh g-1的高可逆比容量,并具有出色的倍率性能(0.2、0.5、1、2、3 A g-1时分别为982.2、876.1、766.6、645.8、572 mAh g-1),显示出最优异的电化学性能。2.球形Si/carbon gel@void@C复合材料的制备及电化学性能研究对L-赖氨酸反应体系进行改进(加入柠檬酸盐),加强Fe3+离子配体的络合作用,成功制备出一种以碳材料为骨架的导电网络球形Si/carbon gel@void@C结构。对改进的反应体系进行探讨,进一步论证了L-赖酸的必要性。此外,比较了 Si/carbon gel@Fe3O4@C与Si/carbongel@void@C电极的电化学性能,研究结果表明,Si/carbon gel@void@C 电极在 0.5 A g-1下能展示出 1828.8/1508.3 mAh g-1 的高初始充电/放电容量,初始库仑效率(ICE)高达82.47%,经过300圈循环后依然可以保持1201.3 mAh g-1的高可逆比容量。此外,Si/carbon gel@void@C电极凭借良好的导电网络结构表现出优异的倍率性能(0.2、0.5、1、2、3 A g-1 时分别为 947.1、850.2、785.7、576.7、407.5 mAh g-1),总体电化学性能优于 Si/carbon gel@Fe3O4@C。
张凯[5](2020)在《铁氧化物基材料的制备及其电化学储锂性能的研究》文中进行了进一步梳理锂离子电池作为可再生能源和绿色能源,近年来引起了人们的极大关注。尽管在锂离子电池领域中,阳极材料的研究取得了很大进展,但其能量/功率密度和循环性能仍不能满足日益增长的电化学储能装置的需要。因此,探索新型高性能阳极材料仍然是非常具有挑战性和紧迫性的工作。由于铁氧化物材料具有高的理论比容量,铁元素储量丰富并且廉价易得。铁氧化物负极材料是很好的锂离子电池候选材料。(1)以氢氧化钙/铁和乙二醇为原料,采用溶剂热-热处理技术制备了介孔α-Fe2O3/CaCO3纳米颗粒。介孔α-Fe2O3/CaCO3纳米颗粒作为锂离子电池负极材料,具有良好的循环稳定性、优异的倍率性能和较高的比容量,这可以归因于纳米复合材料的有益效果、独特的介孔结构和赝电容贡献。(2)采用低温沉淀-热处理法合成了正交晶CaFe2O4微米棒。研究了CaFe2O4的结构特征和电化学性能。当应用于锂离子电池时,CaFe2O4微米棒适中的表面能有利于防止材料团聚。CaFe2O4微米棒显示出良好的低温锂离子储存能力,即使在-20℃下测试也能获得超过100 m Ah g-1的可逆比容量。在室温下也具有良好的电化学性能,在第一/三次循环中赝电容比容量贡献率分别为63–74%/96–98%,表明电极反应过程由表面控制的赝电容驱动。(3)本文以氢氧化钙/铁和去离子水为原料,采用简单的水热-热处理技术合成了介孔Ca2Fe2O5/α-Fe2O3纳米复合材料。制备的介孔Ca2Fe2O5/α-Fe2O3纳米复合材料具有良好的倍率性能、循环稳定性和高的比容量。独特的介孔纳米复合材料具有缓冲电极反应过程中体积变化、增大电极/电解液接触面积、促进电解液扩散、有利于Li+迁移等优点,是一种性能优异的负极材料。
钟佳奇[6](2020)在《车用锂电池复合散热优化设计研究》文中进行了进一步梳理当下经济与技术发展迅猛,汽车产业尤为突出,但也引起了能源与环境的双重危机。石油、天然气等一次能源消耗过量,温室效应愈发严重,PM2.5指数持高不下,而汽车的尾气排放成为了主要原因。在我国政策的大力支持下,新能源电动汽车逐渐走入市场,不仅减轻了污染物的排放程度,也增强了能量的利用效率。锂离子电池是电动汽车的核心组成部分,在大功率运行时产生的热量若无法及时地散出,会直接影响电池的运行性能及使用寿命,即电池组的平均温度或组内温差较大均有可能引起安全事故。因此,为保证新能源汽车的安全性与可持续运行,设计一种综合性能优异的热管理系统尤为重要。本研究选择空气冷却与相变材料冷却结合的热管理系统,选用磷酸铁锂电池作为研究对象。首先从电池的内部结构、工作原理等方面进行了介绍,通过理解电池的运行机理,阐述了电化学产热原理、列举并测算了锂电池与相变材料的传热过程。建立并验证了磷酸铁锂电池的单体模型与相变材料的热特性模型,本研究在此基础上对纯空气冷却系统进行了参数研究,主要包括电池组的排布间距、旋转角度、放电倍率以及入口风速等参数。通过优化电池组的排布间距与旋转角度等排布参数,空气冷却系统的冷却效率提高了约1/3;通过优化新型排布电池组的放电倍率及入口风速等环境参数,放大了电池组的尾部换热缺陷,更充分地利用了空气冷却方式的能力。为提高新型排布电池组的温度一致性,本研究选择在电池组的尾部添加翅片。通过可行性分析发现,由于流道差异,顺排错流电池组在尾部添加翅片后组内温度一致性得到了明显提高,组内温差由24.5K降低至19.19K,冷却流体流经电池组末排时的流线密度得到增加,冷却能力有所恢复;但叉排错流电池组则没有可观的改善。通过优化顺排错流电池组中翅片的几何参数可得,当翅片的布置密度为15°,厚度为1.5mm时,电池组的热性能最优。完成电池组的局部散热优化后,本研究选择了空气冷却和相变材料结合的冷却系统进行电池组的全局优化。由于纯相变材料热导率较低,故选择石蜡、膨胀石墨与低密度聚乙烯的混合物作为复合相变材料。顺排错流电池组在添加复合相变材料后,放电结束时刻平均温度由304.20K降低至302.36K,组内温差由24.5K降低至11.69K;叉排错流电池组在添加复合相变材料后,放电结束时刻平均温度由303.78K降低至302.02K,组内温差由18.97K降低至10.59K。通过对相变材料的布置方式与复合冷却系统进行性能分析可得,电池外表面添加相变材料与空气冷却组合的热管理系统综合性能最优。综上,空气冷却与相变材料冷却的组合散热方式具有优异的散热效果,对于大功率工作下的新能源电动汽车具有一定积极意义。
王伟[7](2020)在《高中化学教师学科理解水平评价研究》文中认为高中化学教师对化学的理解(即学科理解)是课程与教学领域一个业已存在但容易忽视的研究领域,本轮新课程改革将学科理解作为一个核心问题提出,也是因为其是新课程改革亟待研究的一个领域。高中化学教师的学科理解是一个是基础、典型的教师实践活动,它是教师进行深度教学的前提。本研究结合科学教师的学科知识、科学本质研究成果,从梳理化学学科本质出发,充分利用文本分析法、访谈法、调查法、观察法等多种教育研究方法,对高中化学教师学科理解的概念、特点、研究向度等诸多要素进行了理论研究,构建了高中化学教师学科理解水平5个维度、28个指标的评价标准。并以此为标准,从整体调查、具体内容观察两个层面对高中化学教师学科理解水平进行评价,剖析两种水平的特点,挖掘水平、特点背后的影响因素,对此提出多维度、全方位的高中化学教师学科理解水平提升对策。研究认为,高中化学教师学科理解作为基础的、典型的教师实践活动,其评价标准是多维度、多层次的。高中化学教师学科理解整体水平不高、差异较大,其中青年化学教师的学科理解水平尤为薄弱;高中化学教师在对具体知识学科理解及教学的水平也不高、差异也较大,且关系复杂,受多种因素影响,并以制约因素为主,因此提升高中化学教师学科理解水平具有复杂性。绪论部分主要论述了问题研究的缘起与意义,对教师学科理解概念进行了辨析、界定,通过对已有研究的文献综述,确定研究方法和研究思路。第一章论述了高中化学教师学科理解研究的理论基础。通过对PCK理论和深度教学理论进行梳理,研究认为教师学科理解与PCK理论有着紧密的关联,教师进行全面、系统地学科理解是其进行深度教学的基础。在此基础上,研究确定了教师学科理解的特点、问题以及研究向度。第二章是建构高中化学教师学科理解水平的评价标准。首先分析科学本质与学科本质的关系,提出学科本质的研究展望,并梳理得出感知、解释、应用、评价四个理解的进程。其次结合认识论、价值论、方法论、本体论视角,从化学学科发展史中梳理出理解化学学科本质的5个维度,将之作为学科理解的维度,对这些维度的内涵进行了剖析。最后在此基础上通过对8位专家进行开放式访谈,确定高中化学学科理解水平评价标准的初步指标,并结合CVI效度检验法,向10位专家进行内容效度咨询,得到5个维度、28个指标的高中化学教师学科理解水平评价标准。第三章是对高中化学教师学科理解的整体水平及现状进行评价。研究首先设计调查问卷,根据问卷对1 1 89名高中化学教师进行调查,再分析调查得到的高中化学教师学科理解水平及现状,最后对此提出了宏观层面的提升对策。第四章是以“原电池”为例,制定高中化学教师对具体知识学科理解水平的评价标准。首先,研究对课程标准、高中化学教科书、高考题以及大学教科书中有关“原电池”内容的呈现形式和特点进行分析。其次,在第一部分的基础上,跳出以上几种材料来分析高中化学教师“原电池”内容学科理解的生长点,从而确定每个指标“原电池”学科理解水平评价标准。第五章是对以“原电池”为例,对高中化学教师具体知识层面的学科理解及其教学水平进行评价。研究遴选10位高中化学教师进行研究,经过29课时的录像观察、1154多分钟访谈,整理了 31万余字的访谈资料,最终得出10位教师在28个指标上的“原电池”学科理解水平和学科理解教学水平,分析这两个水平的特点以及联系。进一步通过文本分析法得出其两个水平的影响因素及特点,得到一些有益的信息。第六章提出提升高中化学教师学科理解水平的对策。研究认为需要重新审视教师学科理解与“素养为本”教学的关系,并结合具体案例提出教师“看山是山”、“看山不是山”、“看山还是山”三重认识境界。研究认为,高中化学教师只有补足自身学科理解认识上的短板,及时更新自身的学科理解认识,才有可能在教学中去实施相关内容,进而真正达成发展学生科学素养的“素养课”教学目的。在此基础上,研究从个人领域、外部领域、实践领域、结果领域四个方面提出整合性的提升对策。在这其中,特别地提出了基于学科理解的教师课堂教学评价标准和基于学科理解的教师专业发展评价标准。第七章是本次研究的反思与展望,从理论和实践两个角度再次简要介绍了本次研究的结果,提出了研究可能的创新点,并对未来研究进行了展望。
李文明[8](2020)在《高镍三元与富锂锰基锂离子电池正极材料的制备及其性能研究》文中研究表明随着电动汽车、便携式电器和智能电网存储的快速发展和应用,环保和能源问题日益凸显,减少对环境的污染同时又能满足人类增长的能源需求是一个极具挑战性的难题。锂离子电池的高能量和功率密度以及较好的安全稳定性,受到人们的高度关注。正极材料的各方面性能是锂离子电池的关键之一。现有的正极材料,如钴酸锂和磷酸铁锂等,其能量密度难以适应人类对能源需求的日益增长。因此,更高能量密度的锂离子电池正极材料成为研究者致力研发的方向,镍钴锰酸锂和富锂锰基正极材料因具有较高的比容量而引起了研究者的广泛关注。本论文的主要目的是合成高性能的锂离子电池正极材料,选择高镍三元LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和富锂0.5Li2MnO3·0.5LiCo0.5Mn0.5O2材料为研究对象,系统地开展了材料的制备、表征与性能调控研究,为研究制备高性能的锂离子电池正极材料提供实验基础和理论依据。锂离子电池高镍正极材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2,x≥0.5)以其高容量、低成本等优点成为锂离子电池正极材料的研究热点。然而,由于表面Ni4+与电解液的反应,导致高镍正极材料的循环性变差。本文提出了一种有效地解决这一问题的方法,即设计内部富镍、外部贫镍的梯度材料。通过内层富镍外层富锰的材料设计,能有效缓解Ni4+与电解液的副反应,提升材料的结构稳定性,改善材料倍率性能和循环性能。通过合理设计的氢氧化物共沉淀工艺,对制备过程中的原材料溶液和进料方式进行了精确的设计,调节不同反应时间的金属离子浓度,利用相同的原材料和反应时间制备了成功地合成了不同梯度浓度的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)材料,镍锰的原子比从内核到外壳呈线性下降)。结果表明,不同梯度浓度对NCM622材料的微观结构和电化学性能有显着影响。GC3.5型(Mn的最终原子比例为3.5)NCM622以最佳梯度浓度制备的正极材料具有优良的电化学性能,在0.2 C速率下放电容量超过176 m Ah g-1,在1 C下100次循环后容量保持率高达94%。采用共沉淀制备技术,通过优化前驱体制备工艺中的参数与工艺流程,调控沉淀过程以及制备条件,制得尺寸、形貌、结构均匀的准球形镍钴锰GC3.5型NCM622三元正极材料。借助正交试验设计,利用极差法对试验结果进行了分析,表明各个因素对振实密度影响的主次顺序为反应时间、氨水浓度、搅拌速度、p H。确定了最佳水平组为反应时间16 h,氨水浓度0.5 mol L-1,搅拌速度600 r min-1,p H为11。最佳水平组制备的GC3.5球形前驱体,球形度好,平均粒径为6.6μm,表面平整,二次颗粒团聚少,加工性能优异,振实密度为2.08 g cm-3。在0.2 C放电倍率下,材料的放电比容量分别为175 m Ah g-1;材料的20 C/0.2 C放电比容量比为70%;在200次循环后容量保持率87.5%。根据优化后梯度镍钴锰酸锂制备工艺,完成了锂离子电池三元正极材料(LiNi1-x-yCoxMnyO2)制备放大实验研究工作,批次产量5 kg以上,以所制备的高比容量三元正极材料制造不同规格的实验软包电池,电化学性能良好。采用简易的草酸盐分步共沉淀的方法,基于非平衡质量扩散原理,首先制备出Co0.5Mn0.5C2O4,接着以此为模板经分步共沉淀合成Ni0.6Co0.2Mn0.2C2O4前驱体,由于奥斯瓦尔德熟化过程的作用,一次棒状颗粒直径变大且转换成空心结构,混锂烧结后即得到锂离子电池球形LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料。该材料是由形状均匀的一次棒状粒子发散式组装而成的二次规则球形颗粒,一次棒状粒子间存在间隙,粒径为6-8μm左右。材料的一次粒子细管之间的缝隙,增大了材料的比表面积,使得材料与电解液的接触面积增大,缩短了锂离子在材料颗粒内部的迁移距离,从而有利于快速充放电和倍率性能的发挥;材料一次粒子之间的缝隙和空心结构能够缓冲材料在充放电过程中的体积变化,减轻结构变形,避免产生颗粒内微裂纹等,从而提高循环性能。在0.2 C放电倍率下,材料的放电比容量分别为180.6 m Ah g-1;材料的2 C/0.2 C放电比容量比为81.6%,10 C/0.2 C放电比容量比的77.2%;在100个循环后容量仍保持在150.6 m Ah g-1,容量保持率94.2%。采用简易的草酸盐共沉淀方法,通过调节搅拌速度的反应条件,利用溶液剪切力对样品形貌的影响,结合后续混锂焙烧分别制备了多种形貌的锂离子电池0.5Li2MnO3·0.5LiCo0.5Mn0.5O2富锂锰基正极材料。结果表明:在低搅拌转速条件下共沉淀法制备的样品呈规则球状形貌,球体是由许多棒状一次粒子聚集而成,一次棒状粒子之间存在较多缝隙,为电解液扩散提供便捷通道,有助于锂离子在材料内部的迅速传输和扩散,从而发挥出优异的电化学性能。球状颗粒样品展现出了更高的振实密度(1.7 g cm-3)和更优异的电化学性能:0.2 C倍率条件下首次放电比容量为233.8 m Ah g-1,2 C/0.2 C放电比容量比值为62.2%,0.5 C循环100次容量保持率为90.8%,倍率性能和循环稳定性能优异。
姜莉[9](2020)在《利用电化学研究成果优化中学原电池教学的实践研究 ——以中学课外活动为载体》文中提出随着社会的不断发展、教育改革的不断推进,如何落实“立德树人”提高学生的核心素养成为当今教育改革的重要使命。基础教育改革需要高校的支持与参与,电化学是中学化学教学的重要内容之一,也是与大学化学和生产生活有重要联系的学习内容。因此,本研究选择中学原电池教学为切入点,以学生课外活动为载体,探索如何利用电化学研究成果优化中学原电池教学。本研究所利用的电化学研究成果主要来自文献和高校实验室,优化教学的主要途径是在学生课外活动中开展相关讲座和实验活动。本研究的主要工作是:(1)通过对近年来有关原电池中外文文献的研读,设计和开展了“探索电池之谜”和“锂离子电池的发展”两个讲座,并经迭代优化,形成相对成熟的讲稿。(2)通过对南师大电化学省重点实验室资源的分析和文献研读,设计和实施了中学生进入高校化学实验室的活动(“锌空电池实验”“锂离子电池实验”)以及基于文献的中学实验活动(“水果电池”“动力小马达”“铝空电池实验”)。(3)通过收集上述活动的反馈和分析思考,形成研究结论。研究得出以下结论:(1)以文献和高校实验室资源作为电化学研究成果优化中学原电池教学是可行的。(2)利用电化学研究成果优化中学原电池教学的实践途径可以是科普讲座和实验活动,可在课外活动中进行。(3)提高科普讲座和实验活动品质的关键要素是“内容选择”、“互动设计”、“团队合作”和“资源配置”。论文最后对研究不足进行了反思。
张涛,杨军[10](2020)在《高能锂离子电池的“前世”与“今生”》文中进行了进一步梳理2019年诺贝尔化学奖授予锂离子电池领域的三位开拓者,他们是美国得克萨斯大学奥斯汀分校的古迪纳夫、纽约州立大学汉姆顿分校的惠廷厄姆和日本化学家吉野彰,以表彰他们在锂离子电池发展方面做出的重要贡献。电能为我们的日常生活提供了重要保障。伴随着科技进步,我们的生活越来越离不开电能,尤其是脱离网线的电能。可移动化学电源的发明使我们对电线的依赖程度越来越小。今天,我们可以方便地使用手机、相机、笔记本电脑,使用机
二、山东大学化学化工研究所二次锂离子电池正极材料钴酸锂的研制通过省级鉴定(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、山东大学化学化工研究所二次锂离子电池正极材料钴酸锂的研制通过省级鉴定(论文提纲范文)
(1)MXene基高能量密度二次电池材料的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
本文创新点 |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池简介 |
1.2.1 锂离子电池优势及工作原理 |
1.2.2 锂离子电池负极材料 |
1.3 钾离子电池简介 |
1.3.1 钾离子电池优势及工作原理 |
1.3.2 钾离子电池负极材料 |
1.4 锌离子电池简介 |
1.4.1 锌离子电池优势及工作原理 |
1.4.2 锌离子电池正极材料 |
1.4.3 锌离子电池负极材料 |
1.5 二维层状过渡金属碳/氮化物(MXene)概述 |
1.5.1 MXene的结构与应用 |
1.5.2 MXene用于能源存储的优异特性 |
1.6 本文的选题依据和主要研究内容 |
1.6.1 选题依据 |
1.6.2 主要研究内容 |
第2章 实验部分 |
2.1 实验材料与实验仪器 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 材料结构表征与分析 |
2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
2.2.2 X射线光电子能谱分析(XPS) |
2.2.3 激光共聚焦拉曼光谱(Raman) |
2.2.4 透射电子显微镜(TEM) |
2.2.5 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
2.3 电化学性能测试 |
2.3.1 电池组装 |
2.3.2 电池恒电流充放电性能测试 |
2.3.3 循环伏安测试(CV) |
2.3.4 交流阻抗测试(EIS) |
第3章 柔性自支撑MXene@硅电极的构筑及其储锂性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 材料制备 |
3.2.1 Ti_3C_2T_x MXene胶体溶液的制备 |
3.2.2 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene膜的制备 |
3.2.3 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Si膜的制备 |
3.2.4 组装锂离子电池 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Ti_3C_2T_x MXene的物相与结构分析 |
3.3.2 纳米硅的物相与结构分析 |
3.3.3 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Si膜的物相与结构分析 |
3.3.4 Ti_3C_2T_x MXene电极的储锂性能 |
3.3.5 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Si电极的储锂性能 |
3.3.6 机理分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 金属锑/铋/锡在MXene上的电沉积行为及其储钾性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 材料制备 |
4.2.1 电沉积法制备柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Sb膜 |
4.2.2 电沉积法制备柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Bi膜 |
4.2.3 电沉积法制备柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Sn膜 |
4.2.4 组装钾离子电池 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene膜的形貌与成分表征 |
4.3.2 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Sb的形貌与成分表征 |
4.3.3 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Bi/Sn的形貌与成分表征 |
4.3.4 Ti_3C_2T_x MXene@Sb电极的储钾性能 |
4.3.5 储钾机理分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 金属锌在MXene上的电沉积行为及MXene@Zn在锌/锂金属电池中的性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 材料制备 |
5.2.1 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Zn的制备 |
5.2.2 组装锌金属电池 |
5.2.3 组装锌离子全电池 |
5.2.4 组装锂金属电池 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Zn的物相与结构分析 |
5.3.2 锌沉积行为演变分析 |
5.3.3 柔性自支撑Ti_3C_2T_x MXene@Zn的电化学性能 |
5.3.4 机理分析 |
5.3.5 锌离子全电池的电化学性能 |
5.3.6 锂金属电池电化学性能与机理分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 V_2CT_x MXene在空气中氧化行为及V_2O_5储锌/钾性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 材料制备 |
6.2.1 V_2CT_x MXene的合成 |
6.2.2 五氧化二钒的制备 |
6.2.3 五氧化二钒极片的制备 |
6.2.4 凝胶电解质的制备 |
6.2.5 组装凝胶Zn‖V_2O_5锌离子电池 |
6.2.6 组装钾离子电池 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 V_2CT_x MXene的物相与结构分析 |
6.3.2 V_2CT_x MXene在空气中的结构和物相演变 |
6.3.3 V_2O_5的储锌性能 |
6.3.4 V_2O_5的储锌动力学分析 |
6.3.5 V_2O_5的储钾性能 |
6.4 本章小结 |
第7章 MXene膜在CO_2气氛中的氧化行为及C/TiO_2电化学性能研究 |
7.1 引言 |
7.2 材料制备 |
7.2.1 自支撑C/TiO_2膜的制备 |
7.2.2 电化学测量 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 柔性自支撑Ti_3C_2T_x膜在CO_2中的结构和物相演变 |
7.3.2 锂在C/TiO_2膜上的沉积形貌演变和机理分析 |
7.3.3 电化学性能 |
7.3.4 锂离子全电池的电化学性能 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及专利 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
攻读博士学位期间授权和申请的发明专利 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
参加学术会议情况 |
攻读博士学位期间获奖情况 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(2)富锂锰基层状正极材料Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2的可控制备与调控机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 锂离子电池概述 |
1.1.1 锂离子电池的研究背景 |
1.1.2 锂离子电池的发展历程 |
1.1.3 锂离子电池的工作原理 |
1.2 锂离子电池正极材料 |
1.2.1 层状正极材料 |
1.2.2 尖晶石型正极材料 |
1.2.3 聚阴离子型正极材料 |
1.3 富锂锰基层状正极材料 |
1.3.1 富锂锰基层状正极材料简介 |
1.3.2 富锂锰基层状正极材料结构 |
1.3.3 富锂锰基层状正极材料充放电机理 |
1.4 富锂锰基层状正极材料制备方法与改性研究 |
1.4.1 富锂锰基层状正极材料制备方法 |
1.4.2 富锂锰基层状正极材料改性研究 |
1.5 选题意义及主要研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料与设备 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 半电池组装工艺 |
2.3 材料表征方法 |
2.3.1 结构表征 |
2.3.2 形貌表征 |
2.3.3 物化性能表征 |
2.3.4 电化学性能表征 |
2.4 第一性原理计算 |
2.5 热力学计算 |
第三章 富锂锰基正极材料热力学计算与设计 |
3.1 物化特性第一性原理计算 |
3.1.1 第一性原理计算参数 |
3.1.2 理论模型构建 |
3.1.3 体系能量计算 |
3.1.4 能带结构和态密度分析 |
3.2 化学反应过程的热力学计算 |
3.2.1 热力学计算原理 |
3.2.2 热力学计算结果 |
3.2.3 吉布斯自由能计算 |
3.3 表面改性的第一性原理计算 |
3.3.1 表面氧空位改性 |
3.3.2 MgO包覆表面改性 |
3.4 本章小结 |
第四章 共沉淀法制备Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2正极材料 |
4.1 共沉淀法制备前驱体的理论分析 |
4.1.1 共沉淀制备机理 |
4.1.2 前驱体沉淀结晶过程 |
4.2 前驱体制备工艺研究 |
4.2.1 沉淀温度对材料组织与性能的影响 |
4.2.2 沉淀时间对材料组织与性能的影响 |
4.2.3 氨水浓度对材料组织与性能的影响 |
4.3 Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2的制备工艺与反应分析 |
4.3.1 Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2的制备工艺 |
4.3.2 Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2的过程反应 |
4.4 烧结工艺对Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2组织与性能影响 |
4.4.1 烧结温度对 Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2组织与性能影响 |
4.4.2 烧结时间对Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2组织与性能影响 |
4.4.3 升温速率对Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2组织与性能影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2正极材料表面改性研究 |
5.1 AlPO_4原位包覆Li_(1.2)Ni_(0.15)Co_(0.10)Mn_(0.55)O_2正极材料 |
5.1.1 AlPO_4原位包覆改性工艺 |
5.1.2 AlPO_4原位包覆的结构分析 |
5.1.3 AlPO_4原位包覆的表面膜层特性分析 |
5.1.4 AlPO_4原位包覆的电化学性能分析 |
5.2 表面氧空位改性研究 |
5.2.1 表面氧空位制备 |
5.2.2 氧空位表面改性的结构分析 |
5.2.3 氧空位表面改性的电化学性能分析 |
5.3 纳米MgO表面改性研究 |
5.3.1 纳米MgO表面改性工艺 |
5.3.2 纳米MgO表面改性的结构分析 |
5.3.3 纳米MgO表面改性的表面膜层特性分析 |
5.3.4 纳米MgO表面改性的电化学性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读博士学位期间发表论文及专利情况 |
(3)离子液体作为锂离子电池电解质的性能研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池 |
1.2.1 锂离子电池简介 |
1.2.2 锂离子电池电解质 |
1.2.3 电解质目前存在的问题 |
1.3 离子液体 |
1.3.1 离子液体的定义及物化性质 |
1.3.2 离子液体的合成 |
1.3.3 离子液体在电化学中的应用 |
1.4 离子液体在锂离子电池电解质中的应用 |
1.4.1 离子液体直接作为电解液 |
1.4.2 离子液体-聚合物复合电解质 |
1.5 本论文的选题依据及研究内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验药品和实验仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 样品制备及电池组装 |
2.2.1 离子液体的制备 |
2.2.2 离子液体电解液的制备 |
2.2.3 离子液体-聚合物复合电解质的制备 |
2.2.4 正极的制备(LiCoO_2) |
2.2.5 电池的组装 |
2.3 电解质的物化性能表征 |
2.3.1 可燃性 |
2.3.2 力学性能 |
2.3.3 傅里叶红外光谱表征 |
2.3.4 扫描电子显微镜表征 |
2.3.5 X射线衍射表征 |
2.4 电化学性能测试 |
2.4.1 电导率 |
2.4.2 电化学窗口 |
2.4.3 电化学阻抗 |
2.4.4 恒流充放电 |
第三章 离子液体电解液的性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 离子液体的结构表征及物化性质 |
3.2.1 离子液体的结构表征 |
3.2.2 离子液体的物化性质 |
3.3 离子液体的电化学性能 |
3.3.1 离子液体的电导率 |
3.3.2 离子液体的电化学窗口 |
3.4 离子液体电解液的可燃性及电导率 |
3.4.1 离子液体电解液的可燃性 |
3.4.2 离子液体电解液的电导率 |
3.5 离子液体电解液的电池充放电性能 |
3.6 本章小结 |
第四章 离子液体-聚合物复合电解质的性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 离子液体-聚合物复合电解质的物化性质 |
4.2.1 膜厚度测试 |
4.2.2 表面形貌分析 |
4.2.3 XRD结构测试 |
4.2.4 可燃性测试 |
4.2.5 力学性能测试 |
4.3 离子液体-聚合物复合电解质的电导率 |
4.4 离子液体-聚合物复合电解质的电池充放电性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者与导师介绍 |
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(4)新型金属离子配体Si/C负极材料的制备及电化学性能研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池概述 |
1.2.1 锂离子电池的发展历程 |
1.2.2 锂离子电池的结构组成 |
1.2.3 锂离子电池的工作原理 |
1.2.4 锂离子电池的特点及应用 |
1.3 碳基负极材料简介 |
1.3.1 石墨类碳材料 |
1.3.2 无定型碳材料 |
1.4 硅基负极材料简介 |
1.4.1 硅基材料的优势与局限性 |
1.4.2 硅基材料的改进策略 |
1.5 硅碳复合材料 |
1.5.1 硅碳复合材料的制备方法 |
1.5.2 硅碳复合材料的发展前景 |
1.6 本工作的研究背景及研究内容 |
1.6.1 研究背景及意义 |
1.6.2 研究内容及目标 |
第二章 材料的制备与表征 |
2.1 实验试剂与设备 |
2.1.1 实验试剂 |
2.1.2 实验设备 |
2.2 材料的结构表征 |
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
2.2.2 透射电子显微镜(TEM) |
2.2.3 X射线衍射测试(XRD) |
2.2.4 热重分析(TGA) |
2.2.5 氮气吸附/脱附测试(BET) |
2.2.6 拉曼光谱测试(Raman) |
2.2.7 X射线光电子能谱测试(XPS) |
2.3 扣式电池的制作 |
2.3.1 电极片的制备 |
2.3.2 电池的组装 |
2.4 电化学性能测试 |
2.4.1 循环伏安测试(CV) |
2.4.2 充放电测试 |
2.4.3 阻抗谱测试(EIS) |
第三章 三维分层Si@NiO@Ni/C复合材料的制备及电化学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验设计 |
3.2.2 实验步骤 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Si@NiO@Ni/C复合材料形貌及物相结构表征 |
3.3.2 Si@NiO@Ni/C复合材料电化学性能分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 球形Si/carbon gel@void@C复合材料的制备及电化学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验设计 |
4.2.2 实验步骤 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Si/carbon gel@void@C复合材料形貌及物相结构表征 |
4.3.2 Si/carbon gel@void@C复合材料电化学性能分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 全文总结 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者与导师简介 |
附件 |
(5)铁氧化物基材料的制备及其电化学储锂性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池的发展史 |
1.3 锂离子电池的原理和特点 |
1.4 锂离子电池正极材料 |
1.5 电解质 |
1.6 隔膜 |
1.7 锂离子电池的负极材料 |
1.7.1 碳材料 |
1.7.2 过渡金属氧化物 |
1.7.3 钛基材料 |
1.7.4 铁酸盐材料 |
1.7.5 其它负极材料 |
1.8 锂离子电池负极材料的反应机制 |
1.8.1 合金化 |
1.8.2 转换反应 |
1.8.3 嵌入式 |
1.9 选题意义及研究内容 |
1.9.1 研究意义 |
1.9.2 研究内容 |
第2章 实验试剂、仪器及其方法与原理 |
2.1 引言 |
2.2 试剂和仪器 |
2.2.1 试剂 |
2.2.2 仪器 |
2.3 电池的制作 |
2.3.1 电极片的制备 |
2.3.2 电池的组装 |
2.4 样品的表征 |
2.4.1 X射线衍射分析(XRD) |
2.4.2 红外光谱分析(IR) |
2.4.3 X射线光电子能谱分析(XPS) |
2.4.4 能量散射X射线光谱分析(EDS) |
2.4.5 扫描电子显微镜分析(SEM) |
2.4.6 透射电镜分析(TEM) |
2.4.7 比表面积-孔径分布分析(BET-BJH) |
2.5 电化学性能测试 |
2.5.1 充放电测试(GCD) |
2.5.2 循环伏安曲线测试(CV) |
第3章 介孔α-Fe_2O_3/CaCO_3 纳米材料的制备及储锂研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 材料的制备 |
3.2.2 材料的结构表征 |
3.2.3 电化学性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 正交表的分析 |
3.3.2 样品的物理表征 |
3.3.3 α-Fe_2O_3/CaCO_3 和α-Fe_2O_3 的电化学性能测试 |
3.4 本章小结 |
第4章 正交晶CaFe_2O_4微米棒的制备及其储锂性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 材料的制备 |
4.2.2 材料的结构表征 |
4.2.3 电化学性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 不同热处理温度实验结果分析 |
4.3.2 样品的详细物理表征 |
4.3.3 CaFe_2O_4在锂离子电池中的电化学性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 介孔Ca_2Fe_2O_5/α-Fe_2O_3 纳米材料的制备及其储锂性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 材料的制备 |
5.2.2 材料的结构表征 |
5.2.3 电化学性能测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 正交表的分析 |
5.3.2 样品的物理表征 |
5.3.3 Ca_2Fe_2O_5/α-Fe_2O_3 在锂离子电池中的电化学性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、硕士研究期间发表的学术论文 |
(6)车用锂电池复合散热优化设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 动力电池的分类及特点 |
1.2.1 动力电池的性能指标 |
1.2.2 动力电池的种类及特点 |
1.3 锂电池组的热管理 |
1.3.1 国内外研究现状 |
1.3.2 热管理的必要性 |
1.4 本章小结 |
第二章 动力锂离子电池的产热原理 |
2.1 内部结构和工作原理 |
2.1.1 锂离子电池的内部结构 |
2.1.2 锂离子电池的工作原理 |
2.2 锂离子电池的产热原理 |
2.3 锂离子电池的产热测算 |
2.3.1 基于电化学的热量测算 |
2.3.2 基于热力学的热量测算 |
2.4 相变材料的热量计算 |
2.5 锂电池组的性能指标 |
2.6 本章小结 |
第三章 锂电池的模型建立与验证 |
3.1 锂电池的计算模型 |
3.1.1 基于电化学的计算模型 |
3.1.2 基于热力学的计算模型 |
3.2 锂电池的模型计算参数 |
3.2.1 电化学模型的计算参数 |
3.2.2 热力学模型的计算参数 |
3.3 锂电池的电化学-热耦合模型建立 |
3.4 锂电池的模型验证 |
3.4.1 锂电池的电化学模型验证 |
3.4.2 锂电池的电化学-热耦合模型验证 |
3.5 相变材料的模型验证 |
3.6 本章小结 |
第四章 锂电池组参数的优化设计 |
4.1 锂电池组的基础模型 |
4.2 锂电池组的排布间距分析 |
4.2.1 顺列排布电池组的间距分析 |
4.2.2 错列排布电池组的间距分析 |
4.3 锂电池组的旋转角度分析 |
4.3.1 顺列排布电池组的旋转角度分析 |
4.3.2 错列排布电池组的旋转角度分析 |
4.4 锂电池组的基础参数选择 |
4.4.1 锂电池组的放电倍率 |
4.4.2 锂电池组的入口风速 |
4.5 本章小结 |
第五章 翅片式热管理系统的性能研究 |
5.1 翅片式热管理系统的可行性分析 |
5.1.1 顺排错流电池组添加翅片 |
5.1.2 叉排错流电池组添加翅片 |
5.2 翅片的布置参数研究 |
5.2.1 翅片的布置密度 |
5.2.2 翅片的布置厚度 |
5.3 本章小结 |
第六章 相变材料热管理系统的性能研究 |
6.1 相变材料热管理系统的可行性分析 |
6.1.1 顺排错流电池组的对比分析 |
6.1.2 叉排错流电池组的对比分析 |
6.2 相变材料热管理系统的优化分析 |
6.2.1 顺排错流电池组中相变材料的布置方式优化 |
6.2.2 叉排错流电池组中相变材料的布置方式优化 |
6.3 复合热管理系统的可行性分析 |
6.3.1 顺排错流电池组复合散热的可行性分析 |
6.3.2 叉排错流电池组复合散热的可行性分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 全文总结及展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文及专利 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(7)高中化学教师学科理解水平评价研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
绪论 |
第一节 问题研究的缘起与意义 |
一、研究缘起 |
二、研究意义 |
第二节 教师学科理解水平的概念界定 |
一、理解 |
二、学科 |
三、学科理解 |
四、学科理解水平 |
五、学科理解水平评价 |
六、相近概念辨析 |
第三节 文献综述 |
一、研究现状框架的确立 |
二、化学等学科的理解研究 |
三、学科本质的理解研究 |
四、课程理解的研究 |
五、化学学科理解及发展演变 |
第四节 研究的内容、思路与方法 |
一、研究的内容 |
二、研究的思路 |
二、研究的方法 |
第一章 教师学科理解理论基础与研究向度 |
第一节 PCK理论 |
一、学科知识概念及特点 |
二、学科知识与PCK |
三、学科知识与教师资格认定 |
四、学科知识与教师发展 |
五、学科知识测评研究 |
六、研究启示 |
第二节 深度教学理论 |
一、深度教学的概念 |
二、深度教学的特征 |
三、深度教学的启示 |
第三节 教师学科理解的特点及问题检视 |
一、教师学科理解的特点分析 |
二、教师学科理解的问题检视 |
第四节 教师学科理解的研究向度 |
一、教师学科本质的特征 |
二、教师学科理解的表征 |
三、教师学科理解的评价 |
四、教师学科理解的价值 |
第二章 化学学科理解的内涵及水平标准构建 |
第一节 学科本质理解—化学学科理解的起点 |
一、理解缘起: 科学本质理解的研究困境 |
二、学理分析: 理解研究转向的可行依据 |
三、研究维度: 学科本质理解的研究展望 |
四、结语 |
第二节 化学学科理解水平的标准构建 |
一、从化学史中探寻学科本质的可行性分析 |
二、高中化学学科理解水平标准构建的原则 |
三、高中教师化学学科理解水平的要素内涵 |
四、化学学科理解水平标准的历史探寻与内容呈现 |
五、化学学科理解内容的其它解读 |
第三节 高中化学学科理解水平标准的效度检视 |
一、学科理解水平标准构建的一轮专家咨询过程 |
二、学科理解水平标准构建的二轮专家咨询过程 |
第三章 高中化学教师学科理解整体水平的现状调查 |
第一节 高中教师化学学科理解水平调查方案设计 |
一、研究目的 |
二、研究对象 |
三、调查工具 |
第二节 高中教师化学学科理解水平调查实施与结果分析 |
一、调查的过程分析 |
二、调查的分析过程 |
三、调查的主要结论 |
四、调查的主要启示 |
第四章 高中化学教师具体知识学科理解的水平划分——以“原电池”为例 |
第一节 高中化学具体知识学科理解水平的起点分析—以“原电池”为例 |
一、高中化学课程标准中的“原电池”内容分析 |
二、高中化学教科书中的“原电池”内容分析 |
三、高考试题中的“原电池”内容分析 |
四、大学化学教科书中的“原电池”内容分析 |
五、研究小结 |
第二节 高中化学具体知识学科理解的水平分析——以“原电池”为例 |
一、化学学科价值维度的“原电池”内容分析及水平划分 |
二、化学学科方法维度的“原电池”内容分析与水平划分 |
三、化学知识结构维度的“原电池”内容分析与水平划分 |
四、化学知识获取维度的“原电池”内容分析与水平划分 |
五、化学知识本质维度的“原电池”内容分析与水平划分 |
六、研究小结 |
第五章 高中化学教师具体知识学科理解水平的测查—一以“原电池”为例 |
第一节 高中化学教师“原电池”学科理解水平研究总体设计 |
一、研究目的 |
二、研究设计 |
三、研究过程 |
第二节 基于学科理解的高中化学教师“原电池”教学水平分析 |
一、研究目的与研究问题 |
二、高中化学教师“原电池”学科理解教学水平的解读与分析 |
三、高中化学教师“原电池”教学表现水平研究的结论 |
第三节 高中化学教师“原电池”学科理解水平分析 |
一、研究目的与研究问题 |
二、高中化学教师“原电池”学科理解水平的分析过程 |
三、高中化学教师“原电池”学科理解水平的研究结论 |
第四节 影响高中化学教师“原电池”学科理解的因素分析 |
一、研究目的与研究问题 |
二、影响高中化学教师“原电池”学科理解的因素解读 |
三、高中化学教师“原电池”学科理解影响因素分析的结论 |
第六章 提升高中化学教师学科理解水平的对策 |
第一节 重新审视教师学科理解与素养为本的教学 |
一、教师要重新审视素养为本的化学知识教学 |
二、教师学科理解要关照学生素养的全面发展 |
三、学科理解须纳入教师成长的专业发展指标 |
第二节 提升高中化学教师学科理解水平的对策 |
一、个人领域的提升对策 |
二、外部领域的提升对策 |
三、实践领域的提升对策 |
四、结果领域的提升对策 |
五、小结 |
第七章 研究结论与反思 |
第一节 研究结论 |
一、理论研究结论 |
(一) 高中化学教师学科理解是基础的、典型的教育实践活动 |
(二) 高中化学教师学科理解水平需要多维、多层的评价标准 |
二、实证研究结论 |
(一) 高中化学教师学科理解整体水平的差异较大 |
(二)青年高中化学教师的学科理解水平普遍较弱 |
(三) 高中化学教师学科理解的具体水平较为薄弱 |
(四) 高中化学教师学科理解水平受多种因素制约 |
(五) 提升高中化学教师学科理解水平具有复杂性 |
第二节 研究反思 |
一、研究可能的创新点 |
二、研究反思与展望 |
参考文献 |
附录 |
附录一 高中化学教师化学学科理解维度的效度评价量表 |
附录二 高中化学教师学科理解水平评价标准建构表 |
附录三 高中化学教师化学学科理解水平现状的问卷调查 |
附录四 高中化学教师“原电池”学科理解水平诊断表 |
附录五 高中化学教师“原电池”内容学科理解水平的访谈提纲 |
附录六 高中化学教师具体知识学科理解水平诊断表 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(8)高镍三元与富锂锰基锂离子电池正极材料的制备及其性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池构造及原理 |
1.3 锂离子电池正极材料 |
1.4 镍钴锰酸锂正极材料 |
1.4.1 镍钴锰酸锂的结构与性能 |
1.4.2 镍钴锰酸锂制备方法 |
1.4.3 高镍系镍钴锰酸锂的问题与挑战 |
1.4.4 镍钴锰酸锂的改性研究进展 |
1.4.5 镍钴锰酸锂正极材料的产业化 |
1.5 富锂锰基正极材料 |
1.5.1 富锂锰基正极材料的结构、性能与制备方法 |
1.5.2 富锂锰基正极材料的问题与改性研究进展 |
1.6 本论文的研究背景和创新性 |
参考文献 |
第二章 镍钴锰酸锂NCM622的梯度设计及其制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品与设备 |
2.2.2 梯度NCM622材料的制备 |
2.2.3 样品的表征 |
2.2.4 电化学性能测试 |
2.3 实验结果与分析讨论 |
2.3.1 GC和CC NCM622材料的组成与结构分析 |
2.3.2 GC和CC NCM622材料的形貌与表征 |
2.3.3 GC和CC NCM622材料的物理性能测试 |
2.3.4 GC3.5 NCM622材料的梯度研究 |
2.3.5 GC和CC NCM622材料的比表面积测试 |
2.3.6 GC和CC NCM622材料的电化学性能研究 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 梯度镍钴锰酸锂NCM622的放大制备工艺探索 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂与设备 |
3.2.2 材料的表征方法 |
3.2.3 电化学性能测试 |
3.3 镍钴锰酸锂NCM622制备工艺 |
3.3.1 GC3.5前驱体制备工艺装置 |
3.3.2 GC3.5前驱体制备工艺优化原则 |
3.3.3 GC3.5前驱体制备工艺优化 |
3.3.4 GC3.5前驱体及产品性能 |
3.3.5 GC3.5产品的结构与电化学性能 |
3.4 产业化放大制备工艺设备的选型与设计 |
3.4.1 20L三元共沉淀反应装置 |
3.4.2 斜式混料机 |
3.4.3 焙烧设备 |
3.4.4 放大工艺制备GC3.5梯度镍钴锰酸锂NCM622工艺设计 |
3.5 镍钴锰酸锂NCM622放大制备工艺优化 |
3.5.1 前驱体制备工艺 |
3.5.2 碳酸锂预研磨对产品性能的影响 |
3.5.3 焙烧条件的确定煅烧制度的设计 |
3.5.4 NCM622制备三元材料优化后工艺参数 |
3.6 放大工艺制备GC3.5型NCM622材料表征与性能测试 |
3.6.1 GC3.5前驱体及产品性能 |
3.6.2 结构与性能测试 |
3.6.3 软包电池制造工艺 |
3.6.4 自制NCM622材料委托资质机构测试结果 |
3.7 本章小结 |
参考文献 |
第四章 模板-分步共沉淀法和超声共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料 |
4.1 引言 |
4.2 实验与分析测试 |
4.2.1 实验部分 |
4.2.2 材料的分析测试表征方法 |
4.3 模板-分步共沉淀法制备细管球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2锂离子电池正极材料 |
4.3.1 模板-分步共沉淀法制备工艺 |
4.3.2 细管球形LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的结构表征与电化学性能 |
4.4 超声共沉淀法制备LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2正极材料 |
4.4.1 超声共沉淀法制备工艺 |
4.4.2 材料的结构表征与电化学性能测试 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 富锂锰基0.5Li_2MnO_3·0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2正极材料 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验试剂与设备 |
5.2.2 0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2·0.5Li_2MnO_3材料的制备 |
5.2.3 样品的表征 |
5.2.4 样品的电化学性能测试 |
5.3 实验结果与分析讨论 |
5.3.1 不同搅拌速度下制备0.5Li_2MnO_3·0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2材料的物相与形貌表征 |
5.3.2 不同搅拌速度下制备0.5Li_2MnO_3·0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2材料的TEM表征 |
5.3.3 0.5Li_2MnO_3·0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2材料的XPS分析 |
5.3.4 0.5Li_2MnO_3·0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2材料的粒径分布与振实密度 |
5.3.5 0.5Li_2MnO_3-0.5LiCo_(0.5)Mn_(0.5)O_2材料的电化学性能分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
攻读博士期间的学术活动及成果情况 |
(9)利用电化学研究成果优化中学原电池教学的实践研究 ——以中学课外活动为载体(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题的缘由 |
1.2 研究的意义 |
1.2.1 有利于科学教育进步 |
1.2.2 有利于学生成长发展 |
1.2.3 有利于教师专业发展 |
1.3 研究目的、内容与方法 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 研究方法 |
第2章 国内外研究现状 |
2.1 电池化学史在原电池教学应用的研究 |
2.2 前沿知识在化学教学中应用的研究 |
2.3 优化中学教学的实践研究 |
2.4 对已有研究的思考 |
第3章 研究的理论基础 |
3.1 建构主义学习理论 |
3.2 最近发展区理论 |
3.3 终身学习理论 |
第4章 实践研究相关基础分析 |
4.1 电化学文献分析 |
4.1.1 化学电池的历史 |
4.1.2 化学电池的发展 |
4.1.3 新型化学电池的开发与利用 |
4.1.4 21世纪化学电源展望 |
4.2 高校实验室资源分析 |
4.2.1 实验室条件分析 |
4.2.2 实验室成果分析 |
4.3 中学电化学教学内容和教学对象分析 |
4.3.1 中学电化学教学内容分析 |
4.3.2 中学电化学学习者分析 |
第5章 实践研究设计与实施 |
5.1 实践研究的思路 |
5.1.1 总体思路设计 |
5.1.2 具体活动设计 |
5.2 实践活动原则 |
5.2.1 设计和实施专题科普讲座的原则 |
5.2.2 设计和实施课外实验的原则 |
5.3 实践活动过程 |
5.3.1 设计和开展专题讲座 |
5.3.1.1 面向初中生的“探索电池之谜”专题讲座 |
5.3.1.2 面向高中生“锂离子电池的发展”专题讲座 |
5.3.1.3 视频拍摄及制作 |
5.3.2 设计和开展课外实验 |
5.3.2.1 初中生走进高校实验室 |
案例1高校实验室活动——锌空电池实验 |
案例2高校实验室活动——走进锂离子电池实验室 |
5.3.2.2 面向初中生开展趣味电池实验 |
实验1 以“水果电池”为课题的实验 |
实验2 以“动力小马达”为课题的实验 |
5.3.2.3 面向高中生开展的铝空气电池的制作实验 |
5.4 实践活动小结与思考 |
第6章 研究结论与反思 |
6.1 结论 |
6.2 反思 |
附录 |
参考文献 |
在读期间发表的学术论文及研究成果 |
致谢 |
(10)高能锂离子电池的“前世”与“今生”(论文提纲范文)
中国锂离子电池研究与国内外产业发展 |
下一代锂离子电池与后锂离子电池展望 |
四、山东大学化学化工研究所二次锂离子电池正极材料钴酸锂的研制通过省级鉴定(论文参考文献)
- [1]MXene基高能量密度二次电池材料的制备与性能研究[D]. 田园. 山东大学, 2021(11)
- [2]富锂锰基层状正极材料Li1.2Ni0.15Co0.10Mn0.55O2的可控制备与调控机理研究[D]. 杨瑞明. 昆明理工大学, 2021(02)
- [3]离子液体作为锂离子电池电解质的性能研究[D]. 孙玉. 北京化工大学, 2020(02)
- [4]新型金属离子配体Si/C负极材料的制备及电化学性能研究[D]. 于坤祥. 北京化工大学, 2020(02)
- [5]铁氧化物基材料的制备及其电化学储锂性能的研究[D]. 张凯. 湘潭大学, 2020(02)
- [6]车用锂电池复合散热优化设计研究[D]. 钟佳奇. 山东大学, 2020(12)
- [7]高中化学教师学科理解水平评价研究[D]. 王伟. 华中师范大学, 2020(01)
- [8]高镍三元与富锂锰基锂离子电池正极材料的制备及其性能研究[D]. 李文明. 合肥工业大学, 2020
- [9]利用电化学研究成果优化中学原电池教学的实践研究 ——以中学课外活动为载体[D]. 姜莉. 南京师范大学, 2020(03)
- [10]高能锂离子电池的“前世”与“今生”[J]. 张涛,杨军. 科学, 2020(01)