柔性碳基及硒基储钠电极材料的制备及性能研究

发布时间：2020-12-19 14:17

　　近些年来,伴随着经济的快速发展,能源的消耗日益增大,作为主要能源的石油、天然气等化石能源储量急剧减少,并且在燃烧过程中带来严重的环境污染问题,致使全球面临着严峻的能源危机和环境污染等问题。近几十年来,锂离子电池的研究已经取得极大进展并且商业化,但有限的锂资源使得锂离子电池的价格居高不下。为了满足大规模储能器件的要求,需要研发兼具价格低廉及高能量密度的其他二次储能电池。由于钠资源在全球分布广泛、储量丰富、成本较低,并且钠具有与锂相似的理化性质,因此,钠离子电池以及其他储钠元件有希望取代锂离子电池成为下一代高性能二次储能电池。本论文以开发合适的储钠电极材料为目标,并且进一步研究了所制备电极材料的电化学性能和热安全性能。我们首先概述了锂离子电池的发展历程,然后介绍了钠离子电池的组成结构和工作原理,并对当前钠离子电池正、负极材料的研究热点进行了总结。此外,我们介绍了硒作为电池电极材料的研究进展。第二章中,我们简单介绍了电极材料制备过程中所用到的仪器,详细阐述了静电纺丝装置和C80微量量热仪,并对实验中所用的各种表征手段进行了简单介绍。第三章中,我们利用静电纺丝技术制备了聚合物纳米纤维薄膜,经过... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

8650型号的钠离子电池

１９８０年，Ｄｅｌａｍａｓ等人首次提出了嵌钠的层状氧化物概念，用ＮａｘＭｅ０２表??示，Ｍｅ为过渡金属元素，如Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔ丨等。根据结构的不同可将层状??过渡金属氧化物划分为４种结构，如图１．４所示，其中，０３和Ｐ２相结构在高温??下仍能保持稳定。０３型层状氧化物（ａ－ＮａＦｅ〇２、ａ－ＮａＭｎ０２、ＮａｔＦｅ＾ＭｍｄＣｈ、??ＮａＣｒ０２）中，Ｍｅ０２层中的氧依次按照ＡＢ、ＣＡ、ＢＣ的顺序排列，过渡金属离子??占据八面体间隙位，Ｍｅ〇２层与层之间的位置则被钠离子占据。在充电状态下钠??离子从Ｍｅ０２层间脱出，０３型氧化物将会转变为Ｐ３型氧化物。在Ｐ３型氧化物??中，Ｍｅ０２层中的氧排列顺序为ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ，?Ｍｅ０２层与层之间也由八面体间??隙变为三棱柱间隙，钠离子仍占据间隙位置。Ｐ２型层状氧化物（Ｎａａ６Ｍｎ０２、??５??

Ｔｉ、Ｖ等，Ｘ为Ｐ、Ｓ、Ｓｉ等，目前，研究较多的聚阴离子材料有ＮａＦｅＰ０４、ＮａＶ２（Ｐ〇４）３。??其中，ＮａＶ２（Ｐ０４）３是一种典型的ＮＡＳＣ丨ＯＮ化合物，具有独特的三维开放的离子??通道，结构示意图如图１．６所示，Ｐ〇４四面体与Ｖ０６八面体构成三维骨架结构，??钠离子可占据骨架间空隙中的Ｎａｌ和Ｎａ２两种位点。ＮａＶ２（Ｐ０４）３的独特结构使??其在嵌、脱钠的过程中具有良好的离子导电性和较小的体积变化，并且有较高的??充放电平台，是一种发展前景可观的钠离子电池电极材料之一。??ｌ?？?ａ??图１．６不同视角下ＮａＶ２（Ｐ〇４）３的结构示意图［１０］??普鲁士蓝类化合物作为储钠正极材料，化学式为ＮａｘＭ［Ｆｅ（ＣＮ）６］ｙ，?Ｍ为Ｆｅ、??Ｃｏ、Ｎｉ等。近年来，普鲁士蓝类似物作为可充电电池的电极材料得到了深入的??研宄，由Ｆｅ－ＣＮ－Ｍ链构成的三维骨架中心的立方体间隙可以储存钠离子。Ｙａｎｇ??等人制备的单晶ＦｅＦｅ（ＣＮ）６纳米颗粒作为正极材料，图１．７是ＦｅＦｅ（ＣＮ）６在钠离??子电池中的氧化还原过程，首先一个钠离子插入ＦｅｍＦｅｍ（ＣＮ）６将其还原成??ＮａＦｅｍＦｅｎ（ＣＮ）６


本文编号：2926046