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静电纺丝法制备rese2碳纳米纤维及其储能研究

静电纺丝法制备ReSe2碳纳米纤维及其储能研究

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作者：廖雨莎湖南大学

学位级别：硕士

新发展时代下,无论是电子产品中的微型电池还是电动汽车中的动力电池,在其需求量急剧扩增的同时,对智能化、长寿命、高功率以及低成本特点也提出了更严格的要求。然而资源的限制使得锂离子电池的发展遇到了瓶颈,于是研究者们将焦点转向... 详细信息

新发展时代下,无论是电子产品中的微型电池还是电动汽车中的动力电池,在其需求量急剧扩增的同时,对智能化、长寿命、高功率以及低成本特点也提出了更严格的要求。然而资源的限制使得锂离子电池的发展遇到了瓶颈,于是研究者们将焦点转向了具有相似特性的钠/钾离子电池上。层状金属硒化物作为一种极具潜力的电极材料,有较宽的层间距利于离子的嵌入,同时还能提供高比容量,但其存在固有的体积变化大、电导率低等不足。因此,在对金属硒化物进行储能研究时,通常会利用结构纳米化、碳材料修饰等手段进行调控,从而达到提高性能的目的。本论文获得的成果如下:(1)rese是一种层间距较大的二维层状硒化物,我们利用静电纺丝法制备了纳米尺寸含石墨烯的ReO碳纤维,再通过与硒粉混合进行高温煅烧得到rese碳纤维。我们从多个方面详细探究了石墨烯对rese材料的修饰机制,同时将该rese@G@CNFs电极分别应用到钠/钾离子半电池中,也取得了理想的实验结果。作为钠电负极,其呈现了500个循环后容量保留89%的稳定性(电流为200 mA g,从第二圈起的容量损失值27 mA h g);作为钾电负极,在200个循环后剩余容量230 mA h g,保留率高达97%,即使在500 mA g大电流下,150个循环几乎没有衰减。(2)为了进一步探究决定rese电极性能的因素,我们继续对rese碳纤维中金属化合物浓度和碳材料的作用进行了分析。在0.4 mmol、0.7 mmol和1 mmol NHRe O浓度的材料中,0.7 mmol的样品展示了最优良的性能。通过对比实验发现,金属硒化物储能时如果没有碳的协同保护,电极难以维持长循环的稳定。我们将制备的rese材料匹配NVP/C正极组装成钠离子全电池,实现了在117 mA g下200个循环后61.9和61.7 mA h g的充放电容量,且保留率达到82%,这一成果将为其他金属硒化物实现在全电池中的应用提供基础。

关键词：静电纺丝 ReSe2碳纤维石墨烯修饰多浓度钠离子全电池

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