2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、隨著社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)于能源需求量增多,石油、煤炭、天然氣等不可再生能源逐漸減少,環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,使能源和環(huán)境成為備受關(guān)注的兩大社會(huì)問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用。這些新型能源與傳統(tǒng)的能源相比,具有許多優(yōu)點(diǎn)。但是,他們的使用經(jīng)常受到氣候和天氣的影響,他們的峰值輸出經(jīng)常和能量的需求不匹配,在年、月、日的運(yùn)行循環(huán)中,能量的供應(yīng)經(jīng)常出現(xiàn)大的波動(dòng)。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和清潔可再生能

2、源成為各國(guó)非常重視的課題,這也對(duì)儲(chǔ)能裝置的各項(xiàng)指標(biāo)提出了新的要求。
  鋰離子電池以其能量密度高、輸出電壓高、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),自1991年誕生以來(lái),得到了非常迅速的發(fā)展。拓寬鋰離子電池在移動(dòng)電子設(shè)備和電動(dòng)車等方面的應(yīng)用,需要進(jìn)一步提高鋰離子電池的循環(huán)性能、大倍率性能和安全性能。石墨烯作為二維碳原子晶體,在力、熱、電、光等方面都具有優(yōu)異的性能,成為了近年來(lái)化學(xué),材料科學(xué)及物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其具有高強(qiáng)度,高模量,高導(dǎo)電

3、性,良好的耐化學(xué)耐熱性,高比表面積等特點(diǎn),是理想的儲(chǔ)能材料。采用石墨烯復(fù)合材料作為鋰離子電池電極材料,主要是利用其優(yōu)良的導(dǎo)電性能,提高電極材料的倍率性能和導(dǎo)電率。同時(shí),石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu),可以對(duì)納米材料進(jìn)行負(fù)載,包覆,編織,從而形成疏松的3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)既可以緩沖材料在充放電過(guò)程中的體積膨脹,又可以防止材料在充放電過(guò)程中的聚集,從而提高循環(huán)性能。除此之外,疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還可以吸收電解液,在不同納米顆粒之間形成離子通道,進(jìn)一步提高

4、它的導(dǎo)電率。
  本文合成了一系列鋰離子電池石墨烯復(fù)合電極材料,探索了多種形貌納米材料的合成條件及規(guī)律,進(jìn)一步擴(kuò)充了納米材料庫(kù);測(cè)試了它們?cè)诖箅娏髅芏认碌某浞烹娦阅?,交流阻抗及循環(huán)性能,討論了石墨烯對(duì)于復(fù)合物性能提升的作用,主要內(nèi)容包括:
  1.為了縮短反應(yīng)時(shí)間,降低能源損耗和成本,采用快速微波水熱法一步合成LiFePO4/C/graphene材料。該合成線路將水熱反應(yīng)時(shí)間縮短至15分鐘。反應(yīng)所得的產(chǎn)品為無(wú)定形碳包覆的Li

5、FePO4納米立方體,其粒徑約為200nm,在納米立方體外又進(jìn)一步包覆了一層微米尺寸的褶皺狀石墨烯。這種結(jié)構(gòu)中,石墨烯層作為橋聯(lián)結(jié)構(gòu),形成了一個(gè)有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),并提供了開(kāi)放式的孔洞吸收電解液,進(jìn)而減少鋰離子的擴(kuò)散途徑。循環(huán)伏安測(cè)試,充放電曲線和阻抗測(cè)試均表明該材料具有更好的動(dòng)力學(xué)性能。該鋰離子電池正極材料在0.1C的電流密度下表現(xiàn)出165 mAhg-1的容量,而在10C的大電流充放電時(shí),容量仍可維持在88 mAh g-1。
  2

6、.為了克服VO2在循環(huán)過(guò)程中的團(tuán)聚及因此導(dǎo)致的阻抗升高,采用了原位水熱法由V2O5和氧化石墨烯一步合成了VO2/graphene復(fù)合材料。電極材料中分散的碳材料可以為電荷傳遞提供路徑,進(jìn)而提升電子導(dǎo)電率。柔軟的石墨烯層狀結(jié)構(gòu)將VO2納米帶編織在一起,能夠防止VO2在循環(huán)過(guò)程中的團(tuán)聚,同時(shí)石墨烯還能與VO2形成隨機(jī)的充滿電解液的孔洞,進(jìn)一步加速鋰離子的擴(kuò)散。該復(fù)合材料容量高達(dá)380 mAhg-1,五十個(gè)循環(huán)之后,保持了99%的容量。交流阻

7、抗測(cè)試表明該材料的電荷傳遞電阻僅為VO2的67%。
  3.采用新穎快速的原位水熱法一步合成了中空結(jié)構(gòu)的Li3VO4/graphene,該材料為直徑2μm的中空納米立方體,均勻錨定在多孔的石墨烯片層上。中空結(jié)構(gòu)可以緩解鋰離子嵌入脫嵌的壓力,提升材料的比表面積,減少鋰離子擴(kuò)散的有效路徑,并為鋰離子儲(chǔ)存提供額外的空間,從而提高材料的容量、循環(huán)性能及倍率性能。進(jìn)一步包覆多孔石墨烯不僅可以增加Li3VO4和和電解液的接觸,還可以提高物質(zhì)和

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