生物多孔碳和钴基硒化物的制备及电化学性能研究

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1、硕士学位论文生物多孔碳和钴基硒化物的制备及电化学性能研究性能研究作者姓名连鑫学科专业凝聚态物理指导教师赵彦明教授所在学院物理与光电学院论文提交日期2018年4月Synthesisandelectrochemicalperformanceofbiochar-basedporouscarbonandcobalt-basedselenideADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LianXinSupervisor：Prof.ZhaoYanmingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,C

2、hina分类号：O469学校代号：10561学号：201520122405华南理工大学硕士学位论文生物多孔碳和钴基硒化物的制备及电化学性能研究作者姓名：连鑫指导教师姓名、职称：赵彦明教授申请学位级别：理学硕士学科专业名称：凝聚态物理研究方向：新型能源材料论文提交日期：2018年4月12日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：冯兆庆委员：文德华朱瑞张向东刘雪梅摘要目前，锂离子电池作为最成功的电化学储能体系，广泛应用于便携式电子设备中。这主要是因为其具有较高的能量密度、循环寿命长及安全性高等优点。同时，锂离子电池也被认为是电动汽

3、车储能的最好选择。因此，开发出高性能的锂离子电池一直是科研工作者的工作重心。然而，有限的锂资源必将是其发展过程中难以逾越的瓶颈。所以，现在人们在对锂离子电池优化的同时，也在寻找新的可替代的储能体系。和锂位于同一主族的钠具有与锂相似的理化性质，且钠资源储量十分丰富，特别是在大型储能领域，能量密度并非是一个关键指标，因此开发钠离子电池是一个合理的选择。在锂/钠离子电池中，电极材料是决定其电化学性能的重要因素，所以人们一直致力于寻找新的电极材料进一步提高电池的整体性能。本论文的主要研究内容为新型锂/钠离子电池负极材料的制备及其电化学性能。第一，生物多孔碳的制备及其作为锂离子电池负极材料的电化学

4、性能研究；第二，溶剂热法合成纳米花状Co0.7Fe0.3Se2，将其作为钠离子电池负极，研究多金属的协同效应对电化学性能的改善。我们利用“腌制法”对虾进行处理，在还原性气氛下经过退火烧结后用去离子水除去氯化钠，最后得到多孔碳材料。实验表明，对虾进行腌制处理，让氯化钠均匀地进入虾的组织中，在退火过程中氯化钠以纳米颗粒的形式结晶于炭化物中，充当一种绿色的“腐蚀剂”，经过简单的超声水洗便可轻易的除去。将此多孔碳材料制备成电极进行测试，发现该材料作为锂离子电池负极时表现出优异的电化学性能。利用溶剂热法合成CoSe2，Co0.7Fe0.3Se2，FeSe2样品，通过Rietveld精修确认上述样品

5、均为单相后，对其进行电化学性能测试，探究多金属协同效应是否能有效改善其电化学性能。测试结果表明，相对于单金属的CoSe2和FeSe2样品而言，Co0.7Fe0.3Se2样品在做钠离子电池负极是具备更加优异的电化学性能，特别是在大电流密度测试下，其优势更加明显。此外，相比于碳酸酯类的电解液，使用醚类电解液更能保证这类钴基硒化物的电化学性能。关键词：锂离子电池；钠离子电池；负极；多孔碳；钴基硒化物IABSTRACTCurrently,lithiumionbatteries(LIBs)canbeconsideredtobethemostsuccessfullydevelopedelectroc

6、hemicaltechnology,whichhavebeenwidelyusedinportableelectronicdevices.Thisismainlyduetotheirhighenergydensity,longcyclelifeandsuperiorsecurity.Atthesametime,LIBsareregardedasthebestchoicefortheelectricvehicles.Thus,thedevelopmentofhigh-performanceLIBshasalwaysbeenthefocusofscientificresearchers.Ho

7、wever,thelimitedlithiumresourceswillbethebottleneckintheprocess.Hence,peoplearealsolookingfornewalternativeenergystoragesystemwhileoptimizingtheLIBs.Comparedwithlithium,sodiumhassimilarphysicalandchemicalproperties.Wha