新型金属有机框架材料的设计、合成与修饰及其在锂离子电池正负极材料中的应用
发布时间：2022-12-05 18:53
自上世纪九十年代商业化以来,锂离子电池（Lithium-Ion Batteries,LIBs）以其较高的能量密度、功率密度、循环寿命和无记忆效应等优点已逐渐成为手机、笔记本电脑等便携电子设备的主要储能器件。虽然锂离子电池的各方面性能已远超镍铬、铅酸等其他类型电池,但电动汽车等新兴交通工具在能量密度、安全性、制作成本和环境影响等方面对其提出了更高的要求。因此,人们迫切需要开发出性能更好的新型锂离子电池。在锂离子电池的四个组成部分——正极、负极、电解液和多孔隔膜中,正负极与能量密度等各项关键指标直接相关,改进正负极材料的性能有利于大大提升电池的整体性能。目前商业锂离子电池一般使用石墨作为负极,钴酸锂、三元材料或磷酸铁锂作为正极,研发新型材料取代这些传统材料是新型锂离子电池开发中的一个最主要的科研方向。金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是金属离子或离子簇与多齿有机配体通过配位键组装的多孔晶态材料。其具备的配体和金属可调换性、孔道尺寸和比表面积可调控性使其在催化、传感、药物负载、质子传导、气体分离与吸附等方面取得了较广泛的应用。随着近年来研究日益深入...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容摘要
ABSTRACT
主要符号与缩略语
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的组成及工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料简介
1.2.3 锂离子电池负极材料简介
1.3 金属有机框架(MOFs)材料简介
1.3.1 MOFs合成方法简介
1.3.2 MOFs材料的特点
1.3.3 MOFs材料种类
1.3.4 MOFs材料应用展望
1.4 论文选题及创新点
第二章 基于活性氮的MOFs用于高压高倍率阴离子插层电池
2.1 前言
2.2 材料合成
2.2.1 H_2DAnT的纯化
2.2.2 Li_2DAnT的合成
2.2.3 ZnDAnT的合成
2.2.4 CuDAnT的合成
2.3 结果与讨论
2.3.1 结构及表征
2.3.2 电化学表征与充放电机理研究
2.4 本章小结
第三章 柱层结构MOFs用于高性能锂电负极材料
3.1 前言
3.2 材料合成
3.2.1 柱层状Co-MOF-1 的合成
3.2.2 链状的Mn-MOF-2 的合成
3.2.3 柱层状Co-MOF-3 的合成
3.2.4 柱层状Mn-MOF-4 的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构及表征
3.3.2 电化学表征及机理研究
3.4 本章小结
第四章 基于苯羧酸型的高容量新型MOFs负极材料的开发
4.1 前言
4.2 材料合成
4.3 结果与讨论
4.3.1 结构及表征
4.3.2 电化学表征
4.4 本章小结
第五章 基于氮氧双配位的高稳定MOFs负极材料的开发
5.1 前言
5.2 材料合成
5.2.1 Co-pydc的合成
5.2.2 Co-BDC的合成
5.3 结果与讨论
5.3.1 结构及表征
5.3.2 电化学表征
5.4 本章小结
第六章 钴、锌双金属ZIFs的高性能储锂性质研究
6.1 前言
6.2 材料合成
6.3 结果与讨论
6.3.1 结构及表征
6.3.2 电化学表征
6.3.3 充放电机理研究
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录 试剂仪器与测试方法
主要实验试剂
电化学测试
非原位测试方法
作者简介及学术论文
作者简介
学术论文
后记
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[2]基于氮原子氧化还原的双金属沸石咪唑框架用于高性能锂离子电池负极（英文）[J]. 娄霄冰,宁艳群,李超,胡小诗,沈明,胡炳文. Science China Materials. 2018(08)
[3]One-Pot Synthesis of Co-Based Coordination Polymer Nanowire for Li-Ion Batteries with Great Capacity and Stable Cycling Stability[J]. Peng Wang,Xiaobing Lou,Chao Li,Xiaoshi Hu,Qi Yang,Bingwen Hu. Nano-Micro Letters. 2018(02)
本文编号：3710171
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
内容摘要
ABSTRACT
主要符号与缩略语
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的组成及工作原理
1.2.2 锂离子电池正极材料简介
1.2.3 锂离子电池负极材料简介
1.3 金属有机框架(MOFs)材料简介
1.3.1 MOFs合成方法简介
1.3.2 MOFs材料的特点
1.3.3 MOFs材料种类
1.3.4 MOFs材料应用展望
1.4 论文选题及创新点
第二章 基于活性氮的MOFs用于高压高倍率阴离子插层电池
2.1 前言
2.2 材料合成
2.2.1 H_2DAnT的纯化
2.2.2 Li_2DAnT的合成
2.2.3 ZnDAnT的合成
2.2.4 CuDAnT的合成
2.3 结果与讨论
2.3.1 结构及表征
2.3.2 电化学表征与充放电机理研究
2.4 本章小结
第三章 柱层结构MOFs用于高性能锂电负极材料
3.1 前言
3.2 材料合成
3.2.1 柱层状Co-MOF-1 的合成
3.2.2 链状的Mn-MOF-2 的合成
3.2.3 柱层状Co-MOF-3 的合成
3.2.4 柱层状Mn-MOF-4 的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构及表征
3.3.2 电化学表征及机理研究
3.4 本章小结
第四章 基于苯羧酸型的高容量新型MOFs负极材料的开发
4.1 前言
4.2 材料合成
4.3 结果与讨论
4.3.1 结构及表征
4.3.2 电化学表征
4.4 本章小结
第五章 基于氮氧双配位的高稳定MOFs负极材料的开发
5.1 前言
5.2 材料合成
5.2.1 Co-pydc的合成
5.2.2 Co-BDC的合成
5.3 结果与讨论
5.3.1 结构及表征
5.3.2 电化学表征
5.4 本章小结
第六章 钴、锌双金属ZIFs的高性能储锂性质研究
6.1 前言
6.2 材料合成
6.3 结果与讨论
6.3.1 结构及表征
6.3.2 电化学表征
6.3.3 充放电机理研究
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录 试剂仪器与测试方法
主要实验试剂
电化学测试
非原位测试方法
作者简介及学术论文
作者简介
学术论文
后记
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[2]基于氮原子氧化还原的双金属沸石咪唑框架用于高性能锂离子电池负极（英文）[J]. 娄霄冰,宁艳群,李超,胡小诗,沈明,胡炳文. Science China Materials. 2018(08)
[3]One-Pot Synthesis of Co-Based Coordination Polymer Nanowire for Li-Ion Batteries with Great Capacity and Stable Cycling Stability[J]. Peng Wang,Xiaobing Lou,Chao Li,Xiaoshi Hu,Qi Yang,Bingwen Hu. Nano-Micro Letters. 2018(02)
本文编号：3710171
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