摘要：随着科学技术和社会的进一步发展,人们对便携式电子产品、新能源汽车及储能设备提出了更高的要求。然而,目...随着科学技术和社会的进一步发展,人们对便携式电子产品、新能源汽车及储能设备提出了更高的要求。然而,目前商业化的锂离子电池负极是石墨类材料,其理论容量低(372 mAh g-1)、倍率性能差和循环寿命短等缺点严重的制约了锂离子电池的进一步发展。因此,急需开发新一代负极材料。近年来,过渡金属硫化物（TMS）,如Co9S8、FeS、NiS等已经引起了广泛的关注,因为它们作为锂离子电池的电极材料,相比于对应氧化物具有更高的容量、良好的导电性和热稳定性以及价格低廉、来源广泛等优点,成为了最有可能代替石墨类材料的新型负极材料之一。但是,过渡金属硫化物首次库伦效率低、较低的锂离子扩散动力学以及充放电过程中嵌锂/脱锂较大的体积效应导致材料容易粉碎破坏,进而导致了容量的快速衰减。研究发现,通过碳复合、掺杂以及形貌控制等手段可以有效提高其电化学稳定性。本文通过水热反应制备出N、S共掺杂的C包裹的MnS一维复合材料和蛋黄-壳结构的磷掺杂硫化钴复合材料,进一步通过XRD、SEM、TEM等测试对材料进行表征,并且作为负极材料组装成半电池进行储能方面研究,主要工作如下:1、合成了一种拥有独特N、S共掺杂的C包裹的MnS复合材料,其作为锂离子电池负极材料时表现出优异的电化学性能。例如,MnS@N,S-C-NTs电极具有稳定的循环性能(在1 A g-1时,200圈后容量为796 mAh g-1)以及优异的倍率性能(在10 A g-1的高电流密度下循环3500圈后仍有400 mAh g-1的比容量)。这种优异的电化学性能主要是归因于N、S共掺杂的碳层的高导电性和保护作用,以及其独特的一维多孔结构能有效地容纳MnS在循环过程中的体积变化。2、合成一种蛋黄-壳结构的磷掺杂硫化钴复合材料,并将其作为锂离子负极材料,探究其储锂性能。得益于其独特的蛋黄-壳结构,循环100圈后,磷掺杂硫化钴电极材料的比容量仍能保持在838 mAh g-1,在5 A g-1大电流密度下循环4000圈之后,容量保持在543 mAh g-1,证明了其作为锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能。更多还原显示全部
摘要：超级电容器,也称为电化学电容器,是一种具有无限寿命周期和高功率密度的能量存储装置,通常以双电层或超级电...超级电容器,也称为电化学电容器,是一种具有无限寿命周期和高功率密度的能量存储装置,通常以双电层或超级电容的形式存储能量。超级电容器是一种新型的电力设备,其能量密度和功率密度介于电池和传统的电容器之间,目前已应用于电脑电源恢复系统、电动汽车及动力电子设备等领域。电极材料是影响电容器性能优劣的核心因素,因此在超级电容器的研究工作中,制备性能优异的电极材料一直是科研工作者的工作重心。本文采用水热法制备硫化钴和二硫化钼两种金属硫化物,并将其应用于超级电容器电极材料。此外,为了克服过渡金属硫化物的缺点,将其与碳纳米材料复合,充分发挥复合材料各组分的协同作用,研究复合材料的制备及其电化学性能。本论文主要研究内容及研究结论如下:采用葡萄糖作为还原剂,通过水热反应和冷冻干燥过程制备CoS@CNTs/rGO三元复合材料,并对复合材料进行结构表征和性能测试。FESEM图显示,在CoS@CNTs/rGO三元复合材料中,片状CoS均匀的分散于三维CNTs和rGO导电框架结构中,形成三维立体结构。这种结构促进了电解质离子的传输,有利于电化学性能的提高。电化学性能测试表明:CoS@CNTs/rGO三元复合材料在1.0 A/g的电流密度下,其比电容为295F/g,在相同电流密度下经过2000次的恒电流充放电后,比电容保持率为77.41%。在5.0 A/g的电流密度下的比电容为235 F/g,表明该三元复合材料具有较好的电容性能。通过一种简单的水热法和还原过程原位合成MoS2@CNTs/rGO三元复合材料。表征测试结果显示,MoS2@CNTs/rGO三元复合材料中三种组分均匀分布,石墨烯-碳纳米管作为碳框架有效承载MoS2@CNTs/rGO三元复合材料,使得超级电容器性能得到有效提升。电化学性能测试表明:当扫描速度达到100 mV/s时,MoS2@CNTs/rGO的比电容达到218 F g-1。在10 mV/s扫描速率下循环3000次后比电容仍能达到364 F g-1,具有较高的比电容保持率（83.1%）。更多还原显示全部
