文献综述
一.课题研究背景及意义随着全球能源与环境问题的日益严重,可再生清洁能源的开发及能量的高效存储与转化成为备受关注的议题。
现代储能技术可分为物理储能和电化学储能技术[1],其中电化学储能技术不受地理地形环境的限制,可以对电能直接进行存储和释放,且从乡村到城市均可使用,因而引起新兴市场和科研领域的广泛关注。
电化学储能方式包括电极上发生电化学反应和离子在电极材料上的吸附/脱附或插入/脱插。
储能电极作为一种重要的能量存储器件,由于具有优异的综合电化学性能,已经被广泛应用于消费类电子产品、医疗器械和航空航天等领域,目前开发高安全、低成本、长寿命、高能量密度是储能电极研究发展方向[2]。
目前使用较为广泛的储能电极正极材料有:层状结构的LiCoO2和LiNiO2、尖晶石结构的LiMnO2、三元材料LiNiMnCoO2等[3]。
相比于碳纳米材料,过渡金属氧化物电容材料表现出更高的比容量[4],如图1,具有理论比容量高、能量密度高、储能性能好、成本低廉、环境友好等优点,使其成为商业化储能电极电极材料的重要选择。
但是普通形貌结构的过渡金属氧化物在充放电过程中往往会有比较大的体积膨胀,产生粉化,降低电池性能,实际应用中其循环倍率也很差,主要原因是金属氧化物的电导率低,离子迁移率低且结构稳定性差[5]。
低温等离子体制备技术是等离子体与前驱物基体发生物理化学反应,制备出纳米量级的过渡金属氧化物电极材料,可有效抑制充放电过程中的体积膨胀,提高电池循环性能[6]。
大气低温等离子体作为一种新型分子活化手段,其独特的非平衡性可以使热力学平衡条件下难以发生的反应在比较温和的条件下得以实现,在废气处理、表面改性、材料制备等领域的应用中取得了良好的效果[7]。
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