【摘 要】
：
在下一代有潜力的储能系统的候选者中,锂硫（Li-S）电池因其理论比容量高(1675 m Ah g-1)、理论能量密度高(2600 Wh kg-1)、资源丰富、成本低和无毒而受到全世界的关注。但是,硫单质和放电产物（Li2S或Li2S2）的绝缘性,充/放电产生的体积变化,以及多硫化锂（Li PS）溶解引起的“穿梭”效应阻碍了锂硫电池的实际应用。尤其是“穿梭”效应,会导致锂硫电池有效容量的不可逆损失,
论文部分内容阅读
在下一代有潜力的储能系统的候选者中,锂硫（Li-S）电池因其理论比容量高(1675 m Ah g-1)、理论能量密度高(2600 Wh kg-1)、资源丰富、成本低和无毒而受到全世界的关注。但是,硫单质和放电产物（Li2S或Li2S2）的绝缘性,充/放电产生的体积变化,以及多硫化锂（Li PS）溶解引起的“穿梭”效应阻碍了锂硫电池的实际应用。尤其是“穿梭”效应,会导致锂硫电池有效容量的不可逆损失,影响电池的寿命。如何改善锂硫电池的“穿梭”效应是解决锂硫电池应用问题的关键。前期研究通常通过物理限制、化学吸附来改善多硫化锂在电解液中的溶解穿梭,但多硫化锂缓慢的氧化还原反应动力学仍然严重限制了锂硫电池的循环和倍率性能。本文基于不同的金属-聚合物相互作用制备了两类具有良好多硫离子转化催化活性的钒-氮-碳（V-N-C）三维分级多孔材料,用于锂硫电池的正极改善了多硫化锂在氧化还原反应中的动力学过程和电池性能。主要研究内容与实验结果如下:（1）基于金属-聚合物氢键/静电作用制备V-N-C正极材料:采用天然高分子壳聚糖作为碳源和分散剂,偏钒酸铵（NH4VO3）作为金属源,氰胺作为氮源,结合冷冻干燥和高温裂解的方式,首次得到了具有催化多硫化锂转化活性的原子级分散三维分级多孔V-N-C正极材料。壳聚糖中质子化的氨基（-NH2）基团和NH4VO3中偏钒酸根离子（VO3-）通过静电和氢键相互作用结合,形成金属-有机聚合物超分子框架从而锚定和保护单个V原子不至团聚。研究证明在放电/充电过程中,独特的V-Nx/C活性位点可作为有效的催化剂来加速Li PS的氧化还原动力学,而V-N-C的分级多孔碳结构有利于Li+/e-的扩散/转移并抑制Li PS的穿梭。S/V-N-C复合材料在0.5C时可提供1111.2 m Ah g-1的高比容量,在5C时可保持573.6 m Ah g-1的容量,以及1C循环500圈后仍保持392.6 m Ah g-1的比容量,每圈的容量衰减率仅为0.087%,体现出了优于文献中报道的M-N-C结构、碳材料/金属化合物等锂硫电池正极材料的倍率性能。（2）基于金属-聚合物络合作用制备c-V-N-C（V-N-C via coordination interaction）正极材料:为了增强金属-聚合物之间的相互作用,采用天然高分子海藻酸钠作为碳源和分散剂,硫酸氧钒（VOSO4）作为金属源,氰胺作为氮源,通过冷冻干燥和高温裂解得到了原子级分散的三维分级多孔c-V-N-C正极材料。海藻酸钠中的羧基（-COOH）和VOSO4中的氧钒离子（VO2+）通过配位键络合形成金属-有机聚合物水凝胶。相比第一类V-N-C,基于金属-聚合物络合作用的c-V-N-C正极材料有更大的比表面积和孔容,展示了更高的循坏性能。0.5C电流密度下表现出1123.4 m Ah g-1的高可逆比容量,5C电流密度下表现出573.3 m Ah g-1的高倍率性能,以及1C电流密度下循环300圈后仍能保持683.8 m Ah g-1的高容量稳定性能（容量衰减率为每圈0.087%）,远高于基于金属-聚合物氢键/静电作用制备的V-N-C正极材料(1C下循环300圈后的放电比容量为513.0 m Ah g-1)。
其他文献
Mg-Zn-Y系合金在高温和室温下都具有良好的机械性能,并且Ca合金化将进一步提高强度,使Mg-Zn-Y-Ca系合金在高温变形镁合金开发上极具潜力。本论文通过SEM-EDS、XRD、DSC等方法系统研究了不同Y/Zn原子比下铸态和450、500℃平衡态的显微组织、相组成和相转变,并在此研究基础上设计合理的热挤压合金成分,制备Mg-Zn-Y-Ca合金挤压棒材,研究挤压温度对挤压态镁合金组织、性能的影
钛粉及氮化钛粉都具有广泛的用途。比如钛粉主要用作高级烟花和防腐涂料添加剂、电真空吸气剂、铝合金添加剂,尤其是随着3D打印技术的发展,还原钛粉的需求量急剧增加。氮化钛粉是主要用于功能陶瓷的制备,以及复合材料添加剂的新型陶瓷粉末。目前,无论是金属钛粉还是氮化钛粉的工业生产方法都是以Kroll法为基础,即都是以海绵钛为原料开始生产的,如钛粉是以海绵钛为原料采用机械破碎法或氢化-脱氢法制备。TiN粉亦是以
增材制造技术在航空航天制造业、医疗器械等高端制造领域应用日益广泛,针对成型零件质量监测的无损检测技术在其精确性、实时性、易操作性等要求上越来越高。本文针对增材制造零件缺陷图像检测技术展开研究,结合生产制造中对零件缺陷检测的实际需求,引入了前沿计算机视觉与深度学习算法,解决零件逐层堆叠成型过程中实时检测工艺缺陷的技术难题,提出一系列应用于不同场景的增材制造零件缺陷检测方法,并对提出的检测方法进行实验
裂纹缺陷存在于各种材料,能严重削弱材料的性能,因裂纹造成的事故数不胜数。因此,研究裂纹缺陷的意义重大。本文使用一种高效、高计算精度的无网格方法---有限球方法对裂纹进行研究,因为其不需要划分网格,形函数和积分方法选取灵活的特性,在解决断裂问题中有较高的计算效率。本文使用有限球法研究了静态裂纹的应力应变、裂纹的动态扩展和超声波在裂纹固体中的散射。阐述了有限球方法的基本理论,介绍了求解域的离散方法、形
随着封装技术的快速发展,互连焊点的尺寸已由数百微米减小到数十微米,继续采用锡基合金进行互连将会出现很多问题。纳米颗粒具有烧结温度低、烧结后电性能优异的特点,有望替代锡基合金作为焊料实现焊点的互连。目前已有大量关于纳米颗粒合成方法的研究,但将其按需涂覆到键合界面比较困难,尤其是当焊点尺寸小于10μm时。无法将纳米颗粒涂覆在键合界面将会阻碍其在键合技术上的应用。本文主要研究将纳米颗粒按需涂覆到焊盘上的
唑类烯基化合物具有高的生物活性且化学稳定性高,是诸多材料、药物、农药合成的重要前体,其合成主要通过无金属催化和金属催化两种方式完成。金属催化合成方法,具有催化剂量小、反应速度快等特点,但唑类去质子化过程区域选择难以有效控制,高能唑环受热容易分解。同时,多采用贵金属催化,回收难度大,容易造成环境污染。无金属催化合成N-烯基化唑类,由于操作简单、条件温和、产率高、环境友好等优势,近几年在有机合成领域受
陶瓷材料具有高硬度、高弹性模量和较低的密度,使其对于动能的吸收能力强,抗弹性能良好。此外,Al2O3陶瓷具有制备工艺成熟、原料丰富、价格低廉等优点,使其在装甲防弹领域被广泛研究。非晶合金具有高强度、良好的韧性以及耐磨、耐蚀等一系列优点,使其在军工和微型精密器件等领域有着广泛的应用。近年来,通过压力浸渗铸造法制备陶瓷/非晶合金双连续相复合材料,可以充分发挥两种材料的性能优点,弥补各自的不足,使其一出
新型钙钛矿材料具有优异的光伏特性,如高的光吸收系数,优异的双极性电荷传输,大的载流子扩散长度以及高的陷阱态的耐受性,因此基于新型钙钛矿材料的太阳能电池（PSC）近年来得到迅猛的发展。然而,钙钛矿电池要走向大规模商业化应用,仍有不少问题需要解决,例如:钙钛矿材料的稳定性差;作为电子传输层的Ti O2薄膜需高温制备,电子迁移率低,难以在柔性器件上应用;伏安特性（J-V）滞后较严重等。针对上述问题,本文
移动机械臂兼具灵巧作业能力与工作空间巨大的优势,为以风电叶片、高铁车身、飞机蒙皮为代表的大型复杂构件的高品质加工提供了新的解决思路。移动机械臂末端执行器的空间位姿高精度获取是保证加工质量的关键,而机械臂末端高精度、大范围的测量,具有较高挑战性。现有的大范围空间定位方法中,单站点式测量方法易受工件遮挡,而且存在累计误差,而多基站式测量方法则存在布站繁琐、成本高昂的问题,均不适用于移动机械臂定位场景。
利用X射线探伤成像对航空钛合金铸件进行缺陷识别是评估其内部质量的常用方法,为确保航空产品安全可靠性和使用性能,通常需要将缺陷位置、数量、种类和尺寸等信息量化输出。而现有的人工识别方法存在识别结果不稳定、质检效率较低和X射线系统利用率偏低等问题。为此,本文研究了基于X射线图像的航空钛合金铸件缺陷检测与分类的计算机辅助识别方法,开发了铸件X射线图像缺陷智能识别系统,并将其应用于航空钛合金精铸企业。首先