| 题名 | 过渡金属硫化物电极材料的设计与锂离子电容器应用 |
| 作者 | 王雲锴 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 孔令斌 |
| 关键词 | 锂离子电容器 过渡金属硫化物 储锂行为 电化学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 高效、多用途的能量转换与存储已成为近年来科学技术领域的一项重大研究课题。从小型便携式能量存储设备到大规模电力存储系统,迫切需要开发高性能的新型能量存储装置。在目前的能量存储体系中,基于结合超级电容器和锂离子电池优势的锂离子电容器兼具高能量和大功率特性,被认为是最具潜力的储能装置之一。此外,过渡金属硫化物在储能领域中拥有诸多优势而备受关注,但在锂离子电容器系统中研究比较贫乏。本文以构筑高性能锂离子电容器为目的,采用不同方法设计了三种不同维度的单、双金属硫化物作为锂离子电容器负极材料,利用表征手段对材料进行了形貌和结构分析,采用电化学手段分析和评测了电极材料的储锂性能与锂离子电容器的电化学性能,具体研究内容如下:（1）利用热分解体系制备了具有典型二维层状结构的MoS2电极材料,其层间存在的许多空隙为锂离子的扩散提供了多重通道,有益于锂离子的迅速脱嵌。电化学分析表明:该材料具有可观的储锂性能,并且与活性炭构筑的锂离子电容器,拥有4 V的大电位窗口,可展现79.2 W h/kg的最大能量密度与8000 W/kg最高功率密度,以及循环5000次后80%容量保持率的良好循环性能。（2）采用化学共沉淀体系制备了多孔互联结构的双金属硫化物CoMoS4纳米颗粒,此种松散多孔的结构有利于电解液中锂离子的传输和扩散。电化学研究和动力学分析表明:具有类似于赝电容行为储能特性的此材料在电流密为0.1 A/g时,循环500圈后可显现391m Ah/g的放电比容量。此外,成功制备了拥有超大比表面积和典型的双电层储能行为的分级多孔结构生物炭（FCS）材料,将其与CoMoS4组装构筑的CoMoS4//FCS装置拥有3.6 V的大电位窗口,最高可实现81.7W h/kg的能量密度和7200 W/kg的功率密度。循环10000次后高达95%的优异容量保持率和循环性能。（3）通过简单且高效的水热体系首次合成了三维自组装分层结构的CoS纳米片,并首次应用于锂离子电容器。通过动力学和电化学研究分析表明:该材料拥有扩散控制行为主导的转化式储锂机理,在0.1 A/g的电流密度下300次循环后可展现440 m Ah/g的放电比容量。此外,该材料与分级多孔结构生物炭（FCS）构筑的CoS//FCS装置拥有3.2 V的大电位窗口,并兼具高能量和大功率的特性,160 W/kg的功率密度下可实现的最高能量密度为125.2 W h/kg,6400 W/Kg的大功率密下能保持60.08 W h/Kg的能量密度,以及1 A/g电流密度下循环40000次后高达81.75%的优异容量保持率和循环性能。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 74 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94895]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王雲锴. 过渡金属硫化物电极材料的设计与锂离子电容器应用[D]. 2019. |
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