柔性电极的CVD制备技术及性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuyansua
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
柔性可穿戴电子设备的快速发展对柔性电极的制备技术提出了更高的要求,如何保持形变过程中柔性电极内活性物质与柔性基底的牢固结合是柔性电极制备技术中急需攻克的难题。化学气相沉积技术(CVD)可将活性物质以固态薄膜的形式包覆在基底表面,包覆层和基底之间牢固的结合能够有效提高柔性电极的稳定性。基于此,本论文采用CVD技术制备多种柔性电极并研究了柔性电极在锂/钠离子电池中的电化学性能,通过构建柔性电极的多个物理化学参数与电极性能的理论关系,并结合实验研究,系统地讨论了电极制备技术对电池性能的影响,为柔性电极的发展提供了理论和技术支撑。论文的主要研究内容如下:(1)率先使用CVD技术制备磷酸铁/碳纳米管复合电极材料,研究了CVD工艺对磷酸铁(FP)包覆膜形貌及载量的影响,讨论了物相、膜厚与电极电化学性能之间的关系。研究结果表明:在合适的沉积时间、沉积压强下,制备出的纯相无定形FP薄膜均匀地包覆在碳纳米管表面。随着反应时间的增长、沉积压强的降低,FP薄膜的厚度和致密度逐渐增加,同时复合材料中FP的载量逐渐提高。此外,FP薄膜的无定形结构为锂离子的脱嵌提供了自由地传输通道。薄而疏松的FP薄膜提高了锂离子在电极内的传输速率,使复合材料在高电流密度下获得了极佳的放电容量。厚而致密的FP薄膜由于极化作用较强和材料表面形成了较厚的固态电解质层,因此放电容量较低。(2)基于CVD技术制备磷酸铁包覆的碳纳米管织物(CNT@FP)柔性电极。通过调控FP的沉积时间,研究了FP薄膜厚度对柔性电极电化学性能及机械性能的影响。研究表明:基于CVD技术制备的CNT@FP柔性电极在钠离子电池中获得了优异的容量性能。但延长沉积时间会导致电极润湿性降低,电池在循环初期放电容量较低。随着循环的深入,钠离子脱嵌会引起FP薄膜的溶胀,因此电池容量明显回升。此外,FP薄膜增强了碳纳米管织物在高温下的力学性能。FP薄膜与单根碳纳米管纤维的牢固结合可以有效防止柔性电极在弯曲和拉伸条件下活性材料的脱落。(3)将聚乙二醇(PEO)渗透在CNT@FP柔性电极中制备成为聚合物增强的CNT@FP柔性电极,评价了聚合物的添加对CNT@FP柔性电极机械性能的影响;其次通过调控聚合物隔膜中Al2O3纳米纤维含量,研究了聚合物CNT@FP柔性电极在固态聚合物电池中的电化学性能。研究结果表明:聚合物的添加有效地提高了CNT@FP柔性电极的应变率;此外,Al2O3纳米纤维中Al-O键与锂离子间的相互作用可以稳定锂离子在聚合物隔膜中的传输,拓宽了隔膜的电化学稳定窗口,提高了隔膜的循环稳定性。聚合物柔性电极、聚合物隔膜所组成的全固态聚合物电池在50 oC下获得了优异的电化学性能。(4)利用CVD技术在碳纳米管织物表面包覆LixFePO4(LxFP)正极材料(CNT@LxFP),研究了其物相组成和电化学性能。研究结果表明:合成的LxFP薄膜为磷酸铁和磷酸铁锂的混合物。经过煅烧后,无定形结构的LxFP转变为无定形磷酸铁包覆的晶相磷酸铁锂结构。无定形磷酸铁的包覆释放了磷酸铁锂在循环过程中的内应力,因此CNT@LxFP柔性电极的循环性能和倍率性能均优于商业磷酸铁锂电极。
其他文献
本文阐述了精益管理的定义和认知。介绍了某铸造企业实际生产中发生的案例,查找此案例失败的根本原因的过程方法,运用精益管理的思路规范生产工艺过程、提高员工质量意识、改
高功率密度DC/DC电源模块被广泛应用于导弹、雷达等国防军工和航天、医疗等民用领域,为了满足需求,电源模块的功率密度在不断提高,同时散热问题也变得愈发严重,温度太高的话,内部的一些器件可能会热损坏,从而使得电源设备无法正常使用,可靠性下降,所以散热问题应当引起我们的注意。除此之外,电源模块的应用环境也十分复杂,高可靠性要求其能正常工作在各种极端环境下而不至失效。各研究机构的研究成果表明,决定可靠性
学位
对射电信号的高分辨率频谱或功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)观测,有助于了解射电源的精细结构,为天体活动及其剧烈程度的预报、预警提供可靠依据。自相关频谱仪是射
目前,世界各地由于钢筋混凝土结构锈蚀产生的耐久问题日益增多。钢筋锈蚀不仅会使钢筋和混凝土的粘结力降低,而且随着锈蚀的进行,锈蚀产物的不断累积会产生锈胀力,导致混凝土的保护层发生开裂和剥落现象,诱发结构的耐久性问题。因此,钢筋的锈蚀损伤评定以及结构的健康监测等钢筋锈蚀混凝土耐久性问题的研究已经成为一个重大课题,有着重要的工程实际意义。本文从钢筋锈致损伤理论入手,基于声发射技术,对PVA纤维混凝土和普
益藩本《新刊大广益会玉篇》是明万历元年(公元1573年)益端王朱祐槟在《大广益会玉篇》的基础上编纂而成的一部大型字书。与《大广益会玉篇》各版本相比,该书在编纂体例和内
在油气田勘探与开发中层序地层学已经受到了广泛应用,对层序地层学的研究方法进行加强,有利于油气田钻探成功率的提高。本文主要是运用测井资料最大熵频谱的属性分析方法对层
光明网6月10日刊登马青的文章说,据媒体报道,广西未婚女子苏女士在河北省保定市唐县"被结婚"又"被离婚"后,涉事的河北省保定市唐县民政局主动联系当事人苏女士,称将办理撤销
微地震监测技术作为一种动态、实时、三维立体的重要安全监测手段,在矿山开采、隧道施工、水利压裂等工程应用中得到广泛应用。震源定位作为微地震监测系统中的核心技术,一直
缅甸语是缅甸联邦的通用语,使用的人口约有五千四百万,缅甸语和汉语一样是一种孤立语类型的语言,同时也是一种有声调的语言,由于这个特点,它的构词形式基本上有单纯词和合成
信息技术等领域的飞速发展,使得人们致力于寻求更多的计算能力,更多的存储能力和更快的处理速度,但小型自动化设备却在日常生活中占据了越来越多的部分。具有数据处理,数据存